大跨度起重機行走自動糾偏控制系統(tǒng)研究

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

關(guān)鍵詞：糾偏； 變頻調(diào)速； PLC

前言

對于大跨度的門式或者橋式起重機來說，由于起重機結(jié)構(gòu)剛度相對較低、軌道基礎(chǔ)沉降造成高低差、行走機構(gòu)安裝制造誤差以及在行走過程中軌道上的障礙物等諸多原因，這樣起重機在行走過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，會導(dǎo)致起重機車輪輪緣和軌道側(cè)面嚴(yán)重磨損，嚴(yán)重時會發(fā)生出軌事故，造成不同程度的安全事故。

針對起重機的啃軌問題，提出一種適合于大跨度起重機的自動糾偏控制系統(tǒng)，且自動糾偏控制與保護(hù)控制相結(jié)合，減少啃軌現(xiàn)象，保證了起重機行走的正常運行。

1.自動糾偏控制系統(tǒng)

1.1.自動糾偏系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

正常運行模式下，起重機行走時，軌道兩端（固定端和擺動端）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，起重機就需要不斷自動糾偏。自動糾偏控制系統(tǒng)有以下功能結(jié)構(gòu)：

1.1.1.行走狀態(tài)監(jiān)測（行走編碼器，RFID）。

1.1.2.偏移狀態(tài)檢測（偏移量檢測，偏移一級報警、二級停機限位，偏移中間位置限位）

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

1.1.4.故障診斷與報警顯示。

1.2.自動糾偏系統(tǒng)組成

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

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

表1 各元件的功能描述

1.3.自動糾偏系統(tǒng)的工作原理

起重機無偏移行走時，固定端和擺動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構(gòu)上，當(dāng)固定端車輪行走到S1處時，條形碼傳感器會反饋一個信號到PLC里，表明行走機構(gòu)已經(jīng)到達(dá)S1處。同時，固定端編碼器和擺動端編碼器會實時反饋信號到PLC中，通過換算可以得到固定端車輪和擺動端車輪的行走數(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值自動變?yōu)镾1值，用以糾正編碼器的誤差，同時為了保證固定端和擺動端變化的一致性，S3值變?yōu)樵瓉淼腟3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，固定端和擺動端也可能出現(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

在行走過程中，固定端編碼器和擺動端編碼器會實時傳遞信號到PLC中，將固定端編碼器數(shù)值S2與擺動端編碼器數(shù)值S3進(jìn)行比較，若差值S5=|S2-S3|小于設(shè)定值value1，則視為正常運行情況，不做任何動作；若S5大于value1且小于value2，則進(jìn)行自動糾偏動作。自動糾偏時，若S2-S3大于0，則固定端變頻器給一個降速△V，實現(xiàn)固定端一個降速，糾正兩邊的偏差；若S2-S3小于0，則擺動端端變頻器給一個降速△V，實現(xiàn)擺動端一個降速，糾正兩邊的偏差。

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

上述是行走防偏的一級保護(hù)，為了實現(xiàn)行走防偏的二級保護(hù)，避免行走偏離帶來的后果，在車輪處增加機械糾偏限位開關(guān)（2個），這個極限位置的設(shè)定值要大于兩端的偏差設(shè)定值value2。為了實現(xiàn)緊急停機后的糾偏，還需要增加一個中間位置傳感器（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。緊急停機以后，現(xiàn)場工作人員先去檢查機械糾偏限位開關(guān)和中間位置傳感器完好無損，再在維修模式下，通過點動一端的行走驅(qū)動進(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，同時控制箱中間位置指示燈變綠，工作人員停止點動。

2.結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)：

[1] 文慶明.橋式起重機啃軌與自動糾偏的研究.新技術(shù)新工藝.2005（6）.

[2] 徐滬萍.軌道式起重機運行機構(gòu)自動糾偏裝置設(shè)計.港口裝卸.2006（2）

[3] 張彥慶.門式起重機非接觸式限位裝置的開發(fā)和應(yīng)用.鐵道貨運.2005（9）.

作者簡介：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。