許光輝孫勇娜葉浪

（1.佛山市信哲科技服務有限公司，廣東佛山 528000；2.佛山市三維度科技服務有限公司，廣東佛山 528000；3.廣東永通起重機械實業(yè)有限公司，廣東佛山 528000）

橋門式起重機智能化設計現(xiàn)狀及研究

許光輝1孫勇娜2葉浪3

（1.佛山市信哲科技服務有限公司，廣東佛山 528000；2.佛山市三維度科技服務有限公司，廣東佛山 528000；3.廣東永通起重機械實業(yè)有限公司，廣東佛山 528000）

“輕量化、節(jié)能化、智能化、精細化”逐步成為我國起重機未來發(fā)展的趨勢，特別是隨著我國智能制造、互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的發(fā)展與應用，社會的進步，安全、便捷、智能就成為當今起重機發(fā)展的主旋律。本項目重點從橋門式起重機械安全監(jiān)控和故障診斷的智能化、精確定位和智能防擺、遙控技術(shù)的研究、智能防撞、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等方面，開展橋門式起重機智能化的探索與研究。

橋門式 起重機 智能化

1 起重機械技術(shù)發(fā)展的需求

作為制造業(yè)、水利、化工、核電、建筑等領域不可缺少的機械裝備，幾十年來，我國起重機一直存在整機自身重量大、耗能多、智能化水平低等弱點。國內(nèi)諸多起重機生產(chǎn)廠家，一直在進行研發(fā)創(chuàng)新，但大部分廠家把創(chuàng)新的焦點集中在主梁工藝的改進上，起重機結(jié)構(gòu)龐大、自動化、智能化水平低，運行能耗高等缺陷仍難改變。由于起重機的產(chǎn)品特性和歷史原因，長期以來人們只是從技術(shù)角度來衡量起重機的好壞而忽略了經(jīng)濟性?？茖W技術(shù)的飛速發(fā)展，推動了現(xiàn)代設計和制造能力的提高，“輕量化、節(jié)能化、智能化、精細化”逐步成為起重機未來的發(fā)展趨勢。

2 橋門式起重機智能化的發(fā)展趨勢及國內(nèi)外現(xiàn)狀

隨著社會的進步，以人為本的指導方針越來越重要，安全、便捷、智能就成為當今起重機發(fā)展的主旋律。在起重裝卸機械行業(yè)，隨著工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展，機械與電子技術(shù)的結(jié)合日益緊密，起重裝卸機械智能化信息管理系統(tǒng)應勢而生。起重機智能化信息管理系統(tǒng)對起重機的日常維護、安全運行、提高工作效率、集中管理、數(shù)據(jù)交換與共享等都具有重要的作用，智能化信息管理系統(tǒng)正逐漸在起重運輸行業(yè)推廣、使用。

智能化研究的目標是力爭做到信息內(nèi)容的全面化、信息顯示的人性化、信息處理的實時化、信息傳遞的網(wǎng)絡化、遠程化：一是大型高效起重機新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)，其主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設備組成；二是變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控等技術(shù)將得到廣泛應用，使起重機具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式提高單機綜合自動化水平；三是開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性，可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄起重機運行的自動保護與自動檢測，特殊場合的遠距離遙控等，以適應自動化生產(chǎn)的需要。

3 橋門式起重機智能化研究的主要內(nèi)容

目前，起重機用戶對其工作性能、操作舒適性、自動化程度、工作安全可靠性、設備故障監(jiān)控診斷能力等方面的要求也越來越高，所以必須采用智能起重機來滿足需求。項目智能化研究采用的具體方式如下：

（1）采用地面操控或者遙控方式，取消司機室，這樣既可以減輕起重機重量又可以提高操作人員安全性；（2）電氣系統(tǒng)采用目前國際上較先進的“PLC+變頻調(diào)速+觸摸屏監(jiān)控”的三級控制方案，運用PLC控制，簡化電控系統(tǒng)中的硬件線路，減少電氣系統(tǒng)的硬件故障，從而提高系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性，且整機具有良好的人機對話和高品質(zhì)的信息處理功能。

3.1 安全監(jiān)控和故障診斷的智能化

重點開展PLC與遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究，將先進的計算機技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、通訊技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)等應用到起重機中，開發(fā)出新的計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)智能人機接口，提升起重機安全監(jiān)控和故障診斷的技術(shù)的水平直接，提升起重機的安全性能。

3.2 精確定位和智能防擺

鑒于起重機在工作過程中，由于大、小車的加減速和負載的提升動作以及風力、摩擦引起的擾動導致重物的來回擺動，這不僅會嚴重影響作業(yè)效率，而且容易造成事故。項目擬開展現(xiàn)代控制、非線性控制、模糊控制等多種控制方法，以實現(xiàn)精確定位和智能防擺。

3.3 遙控技術(shù)的研究

針對惡劣環(huán)境和特殊場所下的起重機，行業(yè)重點開展遙控技術(shù)的研究，滿足不同場所的需要，如垃圾處理起重機，應用于高溫、有害氣體、高粉塵下的起重裝卸機械等。

3.4 智能防撞

行業(yè)發(fā)展重點開展通過紅外、激光、雷達等測距方式達到防撞目的研究，避免在工作繁忙的車間碼頭，運行在同一軌道上的多臺起重機同時作業(yè)時導致碰撞。

3.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

針對大客戶購買的多臺起重機械，可設置射頻識別系統(tǒng)（RFID：Radio Frequency Identification），實現(xiàn)實時追蹤與遠程診斷功能。一是實時追蹤：出廠的起重機設備配有物聯(lián)網(wǎng)功能的獨一無二的ID。憑借ID，可實現(xiàn)無論起重機身在何處，只要擁有必須的網(wǎng)絡條件，起重機一開機工作，客戶就能查詢到它的當前信息、實時工況和歷史信息；二是遠程診斷：當起重機出現(xiàn)故障時，通過物聯(lián)網(wǎng)，在公司PC機上查詢起重機的運行參數(shù)和相關操作，能快捷準確的判斷故障、給出解決方案。

4 項目橋門式起重機智能化研究的意義及創(chuàng)新性

4.1 項目產(chǎn)品實現(xiàn)智能化、數(shù)字化跨越

項目采用地面操控或者遙控方式，取消司機室，既可以減輕起重機重量又可以提高操作人員安全性；同時電氣系統(tǒng)采用目前國際上較先進的“PLC+變頻調(diào)速+觸摸屏監(jiān)控”的三級控制方案，運用PLC控制，簡化電控系統(tǒng)中的硬件線路，減少電氣系統(tǒng)的硬件故障，從而提高整個系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性，且整機具有良好的人機對話和高品質(zhì)的信息處理功能。關鍵研發(fā)及改造包括安全監(jiān)控和故障診斷的智能化設計、精確定位和智能防擺設計、遙控技術(shù)的研究，以及智能防撞結(jié)構(gòu)設計。

4.2 項目實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)項目結(jié)合

針對客戶購買的多臺起重機械，可設置射頻識別系統(tǒng)，實現(xiàn)實時追蹤與遠程診斷功能。一是實時追蹤：出廠的起重機設備配有物聯(lián)網(wǎng)功能的獨一無二的ID。憑借ID，可實現(xiàn)無論起重機身在何處，只要擁有必須的網(wǎng)絡條件，起重機開機工作時，客戶就能查詢到它的當前信息、實時工況和歷史信息；二是遠程診斷：當起重機出現(xiàn)故障時，通過物聯(lián)網(wǎng)，在公司PC機上查詢起重機的運行參數(shù)和相關操作，能快捷準確的判斷故障、給出解決方案。項目產(chǎn)品成套設備，可通過射頻識別系統(tǒng)，依托安裝于軌道端頭上的識別塊和安裝在移動的起重機上的讀寫頭，并與地面操作系統(tǒng)實現(xiàn)了信息和指令對接，實現(xiàn)起重機物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)實時追蹤、靈活的操作界面、遠程診斷、功能升級等主要功能。