董强

摘 要：为了优化桥式起重机的自动化应用，实现自动操作控制技术，大大节省人工操作，提高作业生产效率。虽然目前的桥式起重机实现了一定程度的自动化，但仍难以满足企业生产要求，因此必须对起重机自动操作控制系统的设计进行优化。对桥式起重机自动操作控制系统的设计进行了研究和探讨。

关键词：桥式起重机 控制系统 轻量化 智能化

中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0103-02

随着我国综合国力的快速增长，其在制造业与电子计算机技术方面取得了前所未有的发展，在各个领域与行业里，桥式起重机起着举足轻重的作用，尤其在工业生产和建筑工程中越来越受欢迎。桥式起重机一般具有结构大、起升机构复杂等特点，能进行一次或多次水平移动。例如，起重、有轨电车运行和有轨电车运行有三个动作。在操作过程中，多个不同方向的动作往往同时进行，这在技术上是非常困难的。而且桥式起重机的工作环境往往是极其恶劣的，需要经常在高温、高湿、高腐蚀、多灰尘等环境中工作；工作通常是间歇、停机、一小时以上，电机在频繁启动、制动、反向连接状态下，有各种重物要提升，负载总是在变化。有的重达数百甚至数千吨，有的长数十米，形状不规则。易燃易爆危险品具有颗粒松散、易熔化、易燃易爆等特点，其起重过程复杂、危险。

1 桥式起重机电气回路组成

桥式起重机的电路由主电路、控制电路和照明信号电路组成。

1.1 主回路

电机作为主电路直接驱动各机构的电路部分。从起重机的主小车线开始，通过保护柜的刀闸保护柜接触器的主触点，然后通过各机构控制器的定子触点到达相应的电机。它由電机的外定子环和外转子环组成。

1.2 照明信号回路

桥式起重机照明信号电路具有以下特点：照明信号电路是一种电源与起重机主断路器分开的特殊电路。起重机保护柜主刀门开关断开后，仍可通电照明信号电路，确保起重机停止运行时易于维护。照明信号电路由开关控制，保险丝作为短路保护。便携式工作灯、驾驶室照明灯、报警声音信号均配有安全电压，确保操作人员的安全。

2 变频器的选用

起重机变频器品种有很多品种。在自动化应用上比较可靠的是G 7系列变频器。G 7系列变频器特有的技术是能够用全磁通链矢量控制变频器，其最大拥有超过150%的低频额定工作转矩，带速度反馈的零速度控制（150%额定扭矩输出，即使在零速度下）。变频器可以通过设置参数的访问级别来选择控制模式。通常有四种控制方法：PG闭环矢量控制、无PG开环矢量控制、PGU/F闭环控制、无PGU/F开环控制。由于其惯性大、载荷变化小，小车和小车的牵引机构基本上属于阻力载荷。因此，采用无PG的U/F开环控制方式，无需测速编码器。电机配有测速编码器，采用PG-B2速度控制闭环矢量控制方式，工作状态稳定，机械性能良好。防滑钩：在该系统中，由于G7系列逆变器具有零转速转矩功能，通过PLC与逆变器配合使用，可以很好地解决滑钩问题。

2.1 PLC的选用

根据100M桥式起重机现场输入输出信号及控制系统的功能，采用西门子PLC S7-300型规范。S7-300由不同的模块组成（主要由CPU模块、I/O模块、电源模块等组成），控制系统的设计更加灵活，能够满足不同的应用要求。CPU 3141模块、数字输入模块SM 321：DI32220VAC2模块、DI12220VAC1模块、数字输出模块SM 322：DO16220VAC3模块构成系统。桥式起重机驱动系统的控制动作包括：左右、速度的变化；小车前后、速度的变化；绞车的升降和移动。保护功能包括：起升限位、下限位、大车限位、起升及电机保护。这可以通过PC非接触控制来实现。

整个系统有8台电机和5台逆变器。PLC的输入输出点大。每个转换器都与PLC有类似的连接。介绍了绕组电机变频器与PLC的连接方式。

2.2 遥控器的选用

控制器采用“绿色一拖二”遥控器，两车联动，遥控器二选“联动”模式，遥控器同时发送安装在车内的工作指令，解除室内接收器，接收器接收到控制指令后，接收到控制信号M模板的PLC输入通过硬接线完成两台起重机的联动和汽车的绕组。

3 系统设计要使起重机运行更加快速

目前，“产品周期”概念的兴起，而产品的生产速度也越来越受到设计师的关注。只有缩短生产周期，才能节约时间，创造更多价值，使企业获得更多效益。因此，为了尽可能地提高起重机的工作效率，在设计过程中应考虑这一因素。自动运行控制系统的设计的起重机采用多种设计思想等参数化设计和模块化设计，以便自动操作起重机的控制系统更敏感，生产效率提高，生产企业的好处是最大限度地提高。

3.1 系统设计要使结构轻量化

起重机自动运行.控制系统只是.起重机控制系统，其结构必须轻量化。如果设计结构较轻的起重机自动运行控制系统，则起重机本身非常轻，在一定程度上大大提高了起重机的工作效率，缩短了生产周期，达到了更高的效率；另一方面，若起重机很重，如果起重机的效率大大降低，生产周期将延长，企业将获得最大的效益，并不能满足轻型结构的要求。这将缩短起重机本身的使用寿命。加大机械采购资金投入，进一步降低效率。因此，在起重机自动操作控制系统的设计中，必须考虑结构的轻量化。

3.2 系统设计要使操作智能化

随着社会的快速发展，传感器控制技术、语音识别技术和自动控制技术在各种机械化生产中得到了广泛的应用。由于机械工作中的一些辐射可能对人体健康产生一定的影响，因此，当前企业以及操作人员起重机的自动操作控制系统要求越来越高，在较为简单的工作场景中起重机有一定自动工作能力。为了满足智能起重机的智能化与自动化，其系统的设计应尽可能智能化，尽可能减少人员操作，提升企业作业效率。

3.3 系统设计要考虑起重机运行的安全性

目前，工业生产和建筑工程不仅注重提高生产效率，而且更注重生产过程的安全性。安全是企业发展和利润不确定的前提。只有安全生产才能使公司正常运转，生产才能正常进行，公司才能盈利。这也反映出公司对员工没有明确的人文关怀。因此，起重机自动操作控制系统的设计必须考虑起重机运行的安全性。

4 结语

起重机已广泛应用于工业生产和建筑工程中。随着我国工业化的持续深化，对起重机的依赖程度将逐渐加深，而未来可见的人力成本势必比机械成本高很多，因此，起重机的智能化自动化也将越来越普及，甚至在不远的未来，当代极度热门的AI技术也将应用于起重机系统中，起重机也能够像机器人一样智能工作。此外，起重机设计越会越来越考虑“以人为本”，注重人员的安全性以及工作的舒服性，使人员操作起重机工作时效率及安全越来越高，工业生产以及施工也会更加便利。

参考文献

[1] 俞楚勇.论桥式起重机自动运行控制系统设计的优化[J].价值工程，2010（3）：25-27.

[2] 韩峰.论桥式起重机自动运行控制系统设计的改进[J].中国新技术新产品，2012（9）：86-87.

[3] 蒋晓东.浅议起重机自动运行控制系统设计的改进方向[J].科技资讯，2012（34）：78-80.