起重機無線遙控技術(shù)應用研究

李 峰

（1．太原理工大學電氣與動力工程學院，山西 太原030024；2．晉煤金鼎公司，山西 晉城048006）

0 引言

在起重機械作業(yè)過程中，操作人員常常面臨著強輻射、多粉塵、高噪聲及高溫等惡劣環(huán)境，嚴重影響著操作人員的身體健康，同時某些場合危險性極大。傳統(tǒng)的起重機依靠電機、齒輪箱、制動器以及各種限位開關實現(xiàn)大車行走、小車行走和吊鉤升降3部分的運動，因此各零部件的運行狀況和操作者的駕駛水平直接影響著起重機執(zhí)行動作的安全性和可靠性。

無線遙控技術(shù)是一種利用無線遙控器發(fā)送頻率、幅度、相位等特殊指令，進行機械設備遠程控制的技術(shù)。現(xiàn)代無線遙控器由集成電路板和用來產(chǎn)生不同信息的按鈕組成。工業(yè)無線遙控技術(shù)克服了有線遙控技術(shù)的諸多弊端，已在人造衛(wèi)星、家用電器等方面得到了廣泛應用。無線遙控技術(shù)減少了人們繁雜的體力勞動，提高了勞動生產(chǎn)率及安全性，提高了工業(yè)企業(yè)的自動化水平。

1 遙控器的組成及原理

當前，應用在起重機上的無線遙控技術(shù)按其工作原理分為紅外遙控和無線電遙控兩種。日常生活中所使用的多為紅外線發(fā)射無線遙控方式，其價格低廉，但發(fā)射距離、方向和條件限制較多。而工業(yè)控制領域多采用以無線信號進行傳輸?shù)倪b控裝置，工業(yè)無線遙控裝置由發(fā)射器、接收器和執(zhí)行機構(gòu)組成。具體如下：（1）發(fā)射器由編碼電路和發(fā)射電路組成，并由可充電電池組提供電源，外殼一般用耐沖擊、防水防塵、抗油污的強化塑料制成，具有體積小、重量輕、便于攜帶和操縱等優(yōu)點。操作者通過操縱器控制編碼電路，使編碼電路產(chǎn)生包含頻率、幅度、相位等特征的電信號操作指令。發(fā)射電路的主要作用是產(chǎn)生攜帶操作指令所需要的高頻振蕩載波。根據(jù)發(fā)射器的操作方式，發(fā)射器分為按鍵型和搖桿型。按鍵型應用于20 t以下的行車和單梁電動葫蘆，可進行簡單的雙速控制。搖桿式多用于32 t以上的起重機控制，可實現(xiàn)變頻、調(diào)壓等多檔位復雜控制。（2）接收器由天線、接收電路、譯碼電路、安全回路、輸出繼電器板等部分組成。接收電路由高頻部分和解調(diào)器組成，天線接收的微弱信號經(jīng)過高頻部分的選擇和放大被送至解調(diào)器，將操作指令信號從載波中解調(diào)后送至譯碼電路譯碼。譯碼電路對各種指令信號進行編譯處理，使其成為可以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作的脈沖信號，從而驅(qū)動起重機執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應動作。實際應用中，接收器的輸出方式有模擬量輸出、繼電器輸出和總線輸出等。（3）執(zhí)行機構(gòu)控制起重機相應機構(gòu)完成預定動作，由繼電器、接觸器組成。當遙控器上的按鍵被按下時，發(fā)射器中的編碼電路對操作者的指令進行編碼處理，形成串行數(shù)字編碼脈沖，這種脈沖信號包含了按鍵的數(shù)據(jù)和地址信息，再經(jīng)過調(diào)制電路，將脈沖信號轉(zhuǎn)換成高頻調(diào)制無線電信號，并以電磁波的形式向空中輻射出去?？刂贫私邮掌鲗邮盏降碾姶挪ㄟM行放大、混頻、檢波等一系列的處理并濾除干擾信號，從而向起重機執(zhí)行機構(gòu)輸出正確的脈沖信號指令。

2 起重機采用遙控系統(tǒng)的優(yōu)點

2．1 提高安全可靠性

傳統(tǒng)的起重設備控制操作方式分為高空駕駛和地面有線操作，非常容易引發(fā)操作者疲勞等問題，甚至導致人身傷害和設備報修等安全事故。采用無線遙控技術(shù)后，司機可以根據(jù)需要選擇便于觀察和安全操作的位置，完全避免了上述危險。同時，現(xiàn)代集成電子技術(shù)不斷發(fā)展，無線遙控器也具有了自診斷、自檢糾錯和斷電保護等功能，抗外界干擾能力大大增強，在多臺起重機同時工作時，由于每臺遙控器的工作頻率和密碼不同，因此互不影響。

2．2 節(jié)省人力

操作者利用無線遙控技術(shù)控制起重機時，可獨自一人直接操作，并可完成兩臺及兩臺以上起重機的同步和同時作業(yè)。在起重機使用不頻繁的情況下，還可利用空閑時間完成與其相關聯(lián)的輸送帶、加料器、搬運車等其他設備的控制和管理工作。

2．3 改善作業(yè)環(huán)境

當起重機處于高溫、多粉塵、有害氣體、高空以及核輻射等惡劣作業(yè)環(huán)境中時，由于無線遙控器操作簡便、體積小、重量輕，操作者攜帶方便，可根據(jù)實際情況避開惡劣的工作環(huán)境，選擇便于操作和安全的工作位置，降低了勞動強度。

2．4 提高工作效率

起重機采用無線遙控技術(shù)后，操作者與地面指揮均由一人承擔，使操作者可以根據(jù)實際情況選擇最佳位置觀察，自行判斷和操作，操作時也無需司機多次上、下起重機，大幅提高了工作效率，也提高了起重機動作的準確性，特別適用于設備組裝等精密安裝作業(yè)。

3 起重機無線遙控安全性要求

無線遙控器相比傳統(tǒng)的電纜線手控器具有顯著的優(yōu)點，但在安全使用方面需要注意以下幾點：（1）采用無線遙控的起重機需要零位、過流、行程等各種保護功能。無論采用操作手柄還是主令控制器，操作手柄和主令控制器都必須處于零位，遙控器才能接通起重機總電源回路。當起重機電源出現(xiàn)意外斷電等故障時，遙控器應迅速做出響應，并通過正確的啟動程序接通起重機總電源回路。當遙控器的電源電壓不足時．遙控器應能自動控制起重機停止工作。（2）起重機所有執(zhí)行機構(gòu)的動力電源必須全部從總電源接觸器出線端引出，并設置空氣斷路器，當有意外情況發(fā)生時，總電源接觸器或斷路器動作，立即切斷所有機構(gòu)的總電源，所有機構(gòu)運行停止。（3）無線遙控系統(tǒng)必須根據(jù)實際工作需要設置互鎖，如在司機室設置無線遙控操作和有線操縱的轉(zhuǎn)換開關，設置電氣互鎖接線方式，實現(xiàn)繼電器和接觸器的正向和反向運行。（4）起重機工作現(xiàn)場無線電遙控系統(tǒng)受到同頻干擾信號的危害很大，極易引起誤動作。遙控系統(tǒng)必須進行弱電和強電系統(tǒng)的有效隔離，注意慎重選擇控制端接收器芯片。接收傳感器所用電纜要選擇屏蔽功能較好的電纜線，并滿足在惡劣條件下工作的要求。（5）無線遙控裝置的緊急停止功能包括主動急停和被動急停。需要注意的是，為了防止誤動作，主動急停開關應是不能自動復位的，且主動急停開關響應時間要小于被動急停，通常需小于0．5 s。

4 無線遙控技術(shù)在起重機械上應用的現(xiàn)狀

歐美發(fā)達國家對工業(yè)遙控系統(tǒng)的研究起步較早，德國HBC公司于20世紀60年代率先研制出用于起重機械的無線遙控系統(tǒng)，50余年來，HBC公司一直領導著工業(yè)無線遙控系統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展，其率先研制成功的雙檔按鍵及搖桿操作方式已成為行業(yè)標準，并成為德馬格、科尼、安博等眾多世界著名的起重機制造商的指定配套商。

工業(yè)遙控系統(tǒng)的發(fā)展依賴于通信技術(shù)的發(fā)展，最初工業(yè)遙控系統(tǒng)的通信方式通常是頻分制周期傳送，20世紀70年代以來，時分制和頻分制共用周期傳送方式在遙控系統(tǒng)中得到應用，增加了操作指令，實現(xiàn)了設計、制造的標準化。隨后，微處理器和大規(guī)模集成電路技術(shù)的應用促進了無線遙控技術(shù)可靠性和安全性的提高。近年來，又研制出了應用自動跳頻技術(shù)、自動頻率管理技術(shù)和各類總線輸出的遙控系統(tǒng)。

當前，全球各大遙控系統(tǒng)制造商紛紛進入中國市場，德國HBC和臺灣禹鼎公司占據(jù)了國內(nèi)遙控系統(tǒng)市場主導地位，在鋼鐵、汽車、造紙、造船、大型機床和變壓器制造等行業(yè)都有著廣泛的應用。在我國，上海技景自動化科技有限公司是國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)工業(yè)無線遙控系統(tǒng)的先驅(qū)，近年來其研制的各類工業(yè)無線遙控裝置已獲得國家多項專利，并適合在惡劣工況下長期使用，已先后為寶鋼集團、上海港務局、馬來西亞賽羅太公司、日本鷺宮制作所等公司進行了起重機產(chǎn)品配套設計和制造。

5 結(jié)語

起重機械在各工業(yè)企業(yè)中是非常重要的機電設備，其工作環(huán)境常常十分惡劣，高溫、含塵介質(zhì)、振動和有害氣體等對起重機操作人員的影響很大。采用無線遙控技術(shù)控制起重機，改善了司機的勞動條件，操縱起重機時還可直接與檢修人員聯(lián)系，保證了起重機和人員安全，提高了準確性及勞動生產(chǎn)率，降低了使用傳統(tǒng)拖線控制手柄經(jīng)常折斷控制線的故障率。

［1］屈舒，常曉華．起重機無線遙控器的安全性［J］．起重運輸機械，2003（7）

［2］趙明，許翏．工廠電氣控制設備［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2005

［3］李萌．無線遙控技術(shù)在起重機上的應用［J］．本鋼技術(shù)，2008（5）