摘要：針對(duì)大跨度起重機(jī)行走過(guò)程中的車輪跑偏或啃軌現(xiàn)象，闡述了解決起重機(jī)行走偏移或啃軌的新系統(tǒng)——自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)方案，工作原理等。

關(guān)鍵詞：糾偏； 變頻調(diào)速； PLC

前言

對(duì)于大跨度的門(mén)式或者橋式起重機(jī)來(lái)說(shuō)，由于起重機(jī)結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)較低、軌道基礎(chǔ)沉降造成高低差、行走機(jī)構(gòu)安裝制造誤差以及在行走過(guò)程中軌道上的障礙物等諸多原因，這樣起重機(jī)在行走過(guò)程中普遍存在不同程度的跑偏或者啃軌現(xiàn)象。然而跑偏或者啃軌，會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)車輪輪緣和軌道側(cè)面嚴(yán)重磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生出軌事故，造成不同程度的安全事故。

針對(duì)起重機(jī)的啃軌問(wèn)題，提出一種適合于大跨度起重機(jī)的自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)，且自動(dòng)糾偏控制與保護(hù)控制相結(jié)合，減少啃軌現(xiàn)象，保證了起重機(jī)行走的正常運(yùn)行。

1.自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)

1.1.自動(dòng)糾偏系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

正常運(yùn)行模式下，起重機(jī)行走時(shí)，軌道兩端（固定端和擺動(dòng)端）車輪行走是基本上保持平行一致的。為了始終保持這種平行一致，起重機(jī)就需要不斷自動(dòng)糾偏。自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)有以下功能結(jié)構(gòu)：

1.1.1.行走狀態(tài)監(jiān)測(cè)（行走編碼器，RFID）。

1.1.2.偏移狀態(tài)檢測(cè)（偏移量檢測(cè)，偏移一級(jí)報(bào)警、二級(jí)停機(jī)限位，偏移中間位置限位）

1.1.3.PLC控制系統(tǒng)分析和變頻調(diào)整行走電機(jī)轉(zhuǎn)速的邏輯控制。

1.1.4.故障診斷與報(bào)警顯示。

1.2.自動(dòng)糾偏系統(tǒng)組成

以橋式取料機(jī)為例，固定端行走有10個(gè)電機(jī)，擺動(dòng)端行走有5個(gè)電機(jī)，電氣系統(tǒng)采用AB PLC設(shè)置ABB變頻器，用于控制電機(jī)的行走速率。

該系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要由接近開(kāi)關(guān)、位移量開(kāi)關(guān)、編碼器、RFID和PLC等組成。各元件的功能描述見(jiàn)表1所示。

表1 各元件的功能描述

1.3.自動(dòng)糾偏系統(tǒng)的工作原理

起重機(jī)無(wú)偏移行走時(shí)，固定端和擺動(dòng)端的車輪行走是保持平行一致的。

RFID安放在固定端軌道位置S1處，條形碼傳感器安裝在行走機(jī)構(gòu)上，當(dāng)固定端車輪行走到S1處時(shí)，條形碼傳感器會(huì)反饋一個(gè)信號(hào)到PLC里，表明行走機(jī)構(gòu)已經(jīng)到達(dá)S1處。同時(shí)，固定端編碼器和擺動(dòng)端編碼器會(huì)實(shí)時(shí)反饋信號(hào)到PLC中，通過(guò)換算可以得到固定端車輪和擺動(dòng)端車輪的行走數(shù)值S2和S3。 如圖1所示，

在PLC里將S1與S2值進(jìn)行比較，如果S4=S1-S2在設(shè)定值以內(nèi)，則將S2值自動(dòng)變?yōu)镾1值，用以糾正編碼器的誤差，同時(shí)為了保證固定端和擺動(dòng)端變化的一致性，S3值變?yōu)樵瓉?lái)的S3值加上S4值。倘若S4在設(shè)定值之外，則固定端車輪可能出現(xiàn)打滑情況，如果S2值在一定時(shí)間內(nèi)保持不變化，則打滑嚴(yán)重，必須立即停止行走；如果S2值仍然處于不斷變化中，則按照上述方法糾正編碼器數(shù)值。

如圖1所示，即使編碼器保持準(zhǔn)確性的同時(shí)，固定端和擺動(dòng)端也可能出現(xiàn)不一致的情況，需要進(jìn)一步進(jìn)行兩端一致性的糾偏。

圖1

在行走過(guò)程中，固定端編碼器和擺動(dòng)端編碼器會(huì)實(shí)時(shí)傳遞信號(hào)到PLC中，將固定端編碼器數(shù)值S2與擺動(dòng)端編碼器數(shù)值S3進(jìn)行比較，若差值S5=|S2-S3|小于設(shè)定值value1，則視為正常運(yùn)行情況，不做任何動(dòng)作；若S5大于value1且小于value2，則進(jìn)行自動(dòng)糾偏動(dòng)作。自動(dòng)糾偏時(shí)，若S2-S3大于0，則固定端變頻器給一個(gè)降速△V，實(shí)現(xiàn)固定端一個(gè)降速，糾正兩邊的偏差；若S2-S3小于0，則擺動(dòng)端端變頻器給一個(gè)降速△V，實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)端一個(gè)降速，糾正兩邊的偏差。

在不斷糾偏的過(guò)程中，若S5仍然在不斷增大，當(dāng)大于value2時(shí)，則緊急停止行走機(jī)構(gòu)。

上述是行走防偏的一級(jí)保護(hù)，為了實(shí)現(xiàn)行走防偏的二級(jí)保護(hù)，避免行走偏離帶來(lái)的后果，在車輪處增加機(jī)械糾偏限位開(kāi)關(guān)（2個(gè)），這個(gè)極限位置的設(shè)定值要大于兩端的偏差設(shè)定值value2。為了實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)后的糾偏，還需要增加一個(gè)中間位置傳感器（用于感應(yīng)設(shè)備已恢復(fù)正常位置）。，

中間位置傳感器只在維修模式下起作用，其他模式下屏蔽掉。緊急停機(jī)以后，現(xiàn)場(chǎng)工作人員先去檢查機(jī)械糾偏限位開(kāi)關(guān)和中間位置傳感器完好無(wú)損，再在維修模式下，通過(guò)點(diǎn)動(dòng)一端的行走驅(qū)動(dòng)進(jìn)行糾偏，當(dāng)中間位置傳感器傳輸?shù)絇LC的數(shù)值S6為中間位置時(shí)，同時(shí)控制箱中間位置指示燈變綠，工作人員停止點(diǎn)動(dòng)。

2.結(jié)語(yǔ)

本文提出的大跨度起重機(jī)行走自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)可以有效地控制和調(diào)整軌道兩側(cè)車輪的平行運(yùn)行狀態(tài)，防止產(chǎn)生偏移或者啃軌現(xiàn)象，減少了起重機(jī)車輪輪緣和軌道側(cè)面的嚴(yán)重磨損，提高了起重機(jī)的使用壽命。該系統(tǒng)已經(jīng)用于大跨度起重機(jī)的電控系統(tǒng)中。

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作者簡(jiǎn)介：王晨星，（1988.3-），男，電氣工程師。華電重工股份有限公司上海分公司。