無線通訊技術(shù)在大型起重機(jī)械上的應(yīng)用

余德昌，夏禮平，蔣昌虎

（1.馬鞍山市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，安徽 馬鞍山 243000；

2.馬鞍山市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽 馬鞍山 243000）

無線通訊技術(shù)在大型起重機(jī)械上的應(yīng)用

余德昌1，夏禮平2，蔣昌虎2

（1.馬鞍山市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，安徽 馬鞍山 243000；

2.馬鞍山市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽 馬鞍山 243000）

本文首先探討起重機(jī)械的大致情況和現(xiàn)狀以及大多數(shù)起重機(jī)械電氣控制技術(shù)的現(xiàn)狀及其不足之處，然后再討論無線控制技術(shù)的相關(guān)原理及其應(yīng)用和其相對于傳統(tǒng)有線控制技術(shù)的優(yōu)越之處，針對起重機(jī)械無線控制的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行闡述，并給出相關(guān)的實(shí)踐結(jié)果和結(jié)論。

無線通訊；大型；起重機(jī)械

1　傳統(tǒng)起重機(jī)械控制方式不足

我們?nèi)粘Ｒ姷降墓S、碼頭、礦山等處使用的起重機(jī)械尤其是大型起重機(jī)械，復(fù)雜的布線是我們司空見慣了。如今有了無線控制系統(tǒng)的應(yīng)用，大型起重機(jī)械或者多臺(tái)聯(lián)動(dòng)起重機(jī)之間就少了很多復(fù)雜的線纜，給起重機(jī)械的安裝和日常維修保養(yǎng)帶來了極大的便利。在傳統(tǒng)操作中，大多數(shù)情況下，是由一位起重工進(jìn)行指揮，多操作人員一起操作。因?yàn)椴僮魅藛T操作不一樣，以及各個(gè)控制過程反應(yīng)不統(tǒng)一，造成起吊不同，容易導(dǎo)致安全事故。

2　無線通訊控制技術(shù)在起重機(jī)械上的應(yīng)用

由于工業(yè)通信技術(shù)的進(jìn)步和自動(dòng)控制系統(tǒng)理論的不斷發(fā)展，目前呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)慢慢融入到重型機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中，重型機(jī)械電子控制呈現(xiàn)出自動(dòng)化、一體化等新特點(diǎn)，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前，火電廠雙小車橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用場合廣泛，因此被深入研究。本文研究了MPI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它采用馬鞍山市雙力起重設(shè)備制造有限公司2套75/20 t橋機(jī)（橋式起重機(jī)）。同時(shí)采用汽車動(dòng)力系統(tǒng)，通過試驗(yàn)證明，該裝置具有實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性，能滿足電站轉(zhuǎn)子吊裝很好。下面介紹MPI系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2.1MPI系統(tǒng)概述

做為一種簡單、經(jīng)濟(jì)的通信方式，MPI被廣泛應(yīng)用。主要技術(shù)指標(biāo)包括：通信速率19.2-12 Mbit/s，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，一般將通常默認(rèn)設(shè)置為187.5 kbit/s。如果要選擇編程接口，同時(shí)可以做為一種MPI通訊接口，那么可以考慮西門子的S7-200/300/400的CPU接口RS485。這種接口成本較低，在沒有另外投資時(shí)，能夠達(dá)成全面數(shù)字通訊和一部分的數(shù)字交流，S7等通信功能。MPI的最長傳輸距離可以達(dá)到50 m?？墒侨艚?jīng)過中繼器，兩個(gè)站點(diǎn)之間的傳輸距離可以高至9 100 m。MPI搭配RS485使用，必須由PROFIBUS總線進(jìn)行端口連接。同時(shí)，通過MPI網(wǎng)絡(luò)可以將PLC與PLC之間的通信變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這種通信主要有如下三種模式，如全局?jǐn)?shù)據(jù)包通信方式，非配置連接的通信方式和組態(tài)連接通信方式。這三種通訊方式可以用于可編程邏輯數(shù)字計(jì)算器之間進(jìn)行數(shù)字傳輸及計(jì)算，并且只需要關(guān)注數(shù)字的傳輸及發(fā)收就可。通過調(diào)用系統(tǒng)功能塊來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換。

2.2電控系統(tǒng)概況

火電廠水電站橋式起重機(jī)在起重機(jī)械、定子和轉(zhuǎn)子，也應(yīng)用在車輛等運(yùn)輸場合。目前，通常采用如下兩種方式，第一是利用雙小車碼頭用大噸位機(jī)型，第2種是2個(gè)一樣噸位的小型單軸機(jī)和汽車舉升機(jī)，設(shè)計(jì)制造成本低，操作靈活，操作簡單，操作簡單。為此，該系統(tǒng)采用75套2/20 T型橋機(jī)和車輛運(yùn)行模式。

在過去的2套單車橋機(jī)和當(dāng)車輛運(yùn)行時(shí)，大多依靠手動(dòng)控制，2名操作人員各自操作自己的系統(tǒng)。這時(shí)二者的協(xié)同性較差，不能對提高的精度和安全行進(jìn)行保障?？梢赃M(jìn)行如下設(shè)計(jì)，通過MPI網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和車，主駕駛室單人單動(dòng)和聯(lián)動(dòng)機(jī)制2起重機(jī)。聯(lián)動(dòng)也是一種糾正功能。該系統(tǒng)是2臺(tái)75/20 T型橋式機(jī)，普通升降式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，各橋從主起重機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、大車運(yùn)行系統(tǒng)。其中，速度大小控制由ABB變頻器acc800來實(shí)現(xiàn)，工作時(shí)大、小車用ACS800速度，詳見圖1。

當(dāng)一個(gè)整體系統(tǒng)有2套75/20 t橋式機(jī)共同起吊發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子情況下，考慮到讓兩套機(jī)器中間的2點(diǎn)懸掛橋不改變。在1#，2#橋機(jī)端梁上設(shè)有機(jī)械鎖緊裝置。當(dāng)汽車運(yùn)行時(shí)，首先通過工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)來確定哪些車或車側(cè)，再在主車聯(lián)動(dòng)并通過選擇開關(guān)按鈕進(jìn)行相應(yīng)操作，如“本車”、“并車”、“它車”。通過這種方式就能夠在主車一起或者單個(gè)操作，在兩橋機(jī)主起升和副起升的大車、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、汽車，都能夠?qū)崿F(xiàn)同步或者單獨(dú)調(diào)整。任意一套兩橋機(jī)都能夠作為主車使用，主車能夠完成車輛的操作，其操作和車輛的操作。并車運(yùn)行時(shí)，通過2輛車的MPI對PLC端口形成一個(gè)MPI網(wǎng)絡(luò)，完成所有車輛的操作，詳見圖2。

2.3MPI網(wǎng)通訊實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)利用西門子S7—300PLC來實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)采，控制輸入和輸出的數(shù)據(jù)是通過過濾器、適配器，RS485中間繼電器、PROFIBUS通訊橋機(jī)PLC的MPI端口進(jìn)行傳輸?shù)?，再通過MPI網(wǎng)絡(luò)單向通信編程模式中，客戶端和服務(wù)器端的訪問模式。通過調(diào)用sfc67（X EBA）和sfc68（X放），汽車DB3數(shù)據(jù)區(qū)中讀數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到汽車db4數(shù)據(jù)段，而DB3數(shù)據(jù)段的車輛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)的汽車。數(shù)據(jù)區(qū)為32字節(jié)，同時(shí)在1#橋機(jī)調(diào)用SFC67和SFC68將占用一個(gè)動(dòng)態(tài)連接，當(dāng)2臺(tái)橋機(jī)機(jī)械連鎖打開時(shí)，128.0=1，中斷通信并釋放該連接。

圖1　雙小車橋式起重機(jī)并車原理圖

圖2　無線控制雙小車橋式起重機(jī)實(shí)拍圖

3　小結(jié)

通過對上述的程序進(jìn)行分析整合，編寫出1個(gè)完善的橋機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)，安全、可靠，而且還可以節(jié)約大量邊線，并且具有數(shù)字自動(dòng)傳送、自動(dòng)糾正起升位置。為了提升整機(jī)的智能化和交互性，本系統(tǒng)又加入了人機(jī)界面，為國內(nèi)的雙橋機(jī)是控制系統(tǒng)優(yōu)化打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 須雷.國外起重機(jī)行業(yè)未來的發(fā)展趨勢［J］.中國科技博覽，2012（32）：241.

［2］ 張質(zhì)文，王金諾.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：中國鐵道出版社，2000.

TH21；TP274

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1671-0711（2016）08（下）-0064-02