董強

摘 要：為了優(yōu)化橋式起重機的自動化應用，實現自動操作控制技術，大大節(jié)省人工操作，提高作業(yè)生產效率。雖然目前的橋式起重機實現了一定程度的自動化，但仍難以滿足企業(yè)生產要求，因此必須對起重機自動操作控制系統的設計進行優(yōu)化。對橋式起重機自動操作控制系統的設計進行了研究和探討。

關鍵詞：橋式起重機 控制系統 輕量化 智能化

中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0103-02

隨著我國綜合國力的快速增長，其在制造業(yè)與電子計算機技術方面取得了前所未有的發(fā)展，在各個領域與行業(yè)里，橋式起重機起著舉足輕重的作用，尤其在工業(yè)生產和建筑工程中越來越受歡迎。橋式起重機一般具有結構大、起升機構復雜等特點，能進行一次或多次水平移動。例如，起重、有軌電車運行和有軌電車運行有三個動作。在操作過程中，多個不同方向的動作往往同時進行，這在技術上是非常困難的。而且橋式起重機的工作環(huán)境往往是極其惡劣的，需要經常在高溫、高濕、高腐蝕、多灰塵等環(huán)境中工作；工作通常是間歇、停機、一小時以上，電機在頻繁啟動、制動、反向連接狀態(tài)下，有各種重物要提升，負載總是在變化。有的重達數百甚至數千噸，有的長數十米，形狀不規(guī)則。易燃易爆危險品具有顆粒松散、易熔化、易燃易爆等特點，其起重過程復雜、危險。

1 橋式起重機電氣回路組成

橋式起重機的電路由主電路、控制電路和照明信號電路組成。

1.1 主回路

電機作為主電路直接驅動各機構的電路部分。從起重機的主小車線開始，通過保護柜的刀閘保護柜接觸器的主觸點，然后通過各機構控制器的定子觸點到達相應的電機。它由電機的外定子環(huán)和外轉子環(huán)組成。

1.2 照明信號回路

橋式起重機照明信號電路具有以下特點：照明信號電路是一種電源與起重機主斷路器分開的特殊電路。起重機保護柜主刀門開關斷開后，仍可通電照明信號電路，確保起重機停止運行時易于維護。照明信號電路由開關控制，保險絲作為短路保護。便攜式工作燈、駕駛室照明燈、報警聲音信號均配有安全電壓，確保操作人員的安全。

2 變頻器的選用

起重機變頻器品種有很多品種。在自動化應用上比較可靠的是G 7系列變頻器。G 7系列變頻器特有的技術是能夠用全磁通鏈矢量控制變頻器，其最大擁有超過150%的低頻額定工作轉矩，帶速度反饋的零速度控制（150%額定扭矩輸出，即使在零速度下）。變頻器可以通過設置參數的訪問級別來選擇控制模式。通常有四種控制方法：PG閉環(huán)矢量控制、無PG開環(huán)矢量控制、PGU/F閉環(huán)控制、無PGU/F開環(huán)控制。由于其慣性大、載荷變化小，小車和小車的牽引機構基本上屬于阻力載荷。因此，采用無PG的U/F開環(huán)控制方式，無需測速編碼器。電機配有測速編碼器，采用PG-B2速度控制閉環(huán)矢量控制方式，工作狀態(tài)穩(wěn)定，機械性能良好。防滑鉤：在該系統中，由于G7系列逆變器具有零轉速轉矩功能，通過PLC與逆變器配合使用，可以很好地解決滑鉤問題。

2.1 PLC的選用

根據100M橋式起重機現場輸入輸出信號及控制系統的功能，采用西門子PLC S7-300型規(guī)范。S7-300由不同的模塊組成（主要由CPU模塊、I/O模塊、電源模塊等組成），控制系統的設計更加靈活，能夠滿足不同的應用要求。CPU 3141模塊、數字輸入模塊SM 321：DI32220VAC2模塊、DI12220VAC1模塊、數字輸出模塊SM 322：DO16220VAC3模塊構成系統。橋式起重機驅動系統的控制動作包括：左右、速度的變化；小車前后、速度的變化；絞車的升降和移動。保護功能包括：起升限位、下限位、大車限位、起升及電機保護。這可以通過PC非接觸控制來實現。

整個系統有8臺電機和5臺逆變器。PLC的輸入輸出點大。每個轉換器都與PLC有類似的連接。介紹了繞組電機變頻器與PLC的連接方式。

2.2 遙控器的選用

控制器采用“綠色一拖二”遙控器，兩車聯動，遙控器二選“聯動”模式，遙控器同時發(fā)送安裝在車內的工作指令，解除室內接收器，接收器接收到控制指令后，接收到控制信號M模板的PLC輸入通過硬接線完成兩臺起重機的聯動和汽車的繞組。

3 系統設計要使起重機運行更加快速

目前，“產品周期”概念的興起，而產品的生產速度也越來越受到設計師的關注。只有縮短生產周期，才能節(jié)約時間，創(chuàng)造更多價值，使企業(yè)獲得更多效益。因此，為了盡可能地提高起重機的工作效率，在設計過程中應考慮這一因素。自動運行控制系統的設計的起重機采用多種設計思想等參數化設計和模塊化設計，以便自動操作起重機的控制系統更敏感，生產效率提高，生產企業(yè)的好處是最大限度地提高。

3.1 系統設計要使結構輕量化

起重機自動運行.控制系統只是.起重機控制系統，其結構必須輕量化。如果設計結構較輕的起重機自動運行控制系統，則起重機本身非常輕，在一定程度上大大提高了起重機的工作效率，縮短了生產周期，達到了更高的效率；另一方面，若起重機很重，如果起重機的效率大大降低，生產周期將延長，企業(yè)將獲得最大的效益，并不能滿足輕型結構的要求。這將縮短起重機本身的使用壽命。加大機械采購資金投入，進一步降低效率。因此，在起重機自動操作控制系統的設計中，必須考慮結構的輕量化。

3.2 系統設計要使操作智能化

隨著社會的快速發(fā)展，傳感器控制技術、語音識別技術和自動控制技術在各種機械化生產中得到了廣泛的應用。由于機械工作中的一些輻射可能對人體健康產生一定的影響，因此，當前企業(yè)以及操作人員起重機的自動操作控制系統要求越來越高，在較為簡單的工作場景中起重機有一定自動工作能力。為了滿足智能起重機的智能化與自動化，其系統的設計應盡可能智能化，盡可能減少人員操作，提升企業(yè)作業(yè)效率。

3.3 系統設計要考慮起重機運行的安全性

目前，工業(yè)生產和建筑工程不僅注重提高生產效率，而且更注重生產過程的安全性。安全是企業(yè)發(fā)展和利潤不確定的前提。只有安全生產才能使公司正常運轉，生產才能正常進行，公司才能盈利。這也反映出公司對員工沒有明確的人文關懷。因此，起重機自動操作控制系統的設計必須考慮起重機運行的安全性。

4 結語

起重機已廣泛應用于工業(yè)生產和建筑工程中。隨著我國工業(yè)化的持續(xù)深化，對起重機的依賴程度將逐漸加深，而未來可見的人力成本勢必比機械成本高很多，因此，起重機的智能化自動化也將越來越普及，甚至在不遠的未來，當代極度熱門的AI技術也將應用于起重機系統中，起重機也能夠像機器人一樣智能工作。此外，起重機設計越會越來越考慮“以人為本”，注重人員的安全性以及工作的舒服性，使人員操作起重機工作時效率及安全越來越高，工業(yè)生產以及施工也會更加便利。

參考文獻

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