大跨度起重機行走自動糾偏控制系統研究

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

關鍵詞：糾偏； 變頻調速； PLC

前言

對于大跨度的門式或者橋式起重機來說，由于起重機結構剛度相對較低、軌道基礎沉降造成高低差、行走機構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象。然而跑偏或者啃軌，會導致起重機車輪輪緣和軌道側面嚴重磨損，嚴重時會發生出軌事故，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，且自動糾偏控制與保護控制相結合，減少啃軌現象，保證了起重機行走的正常運行。

1.自動糾偏控制系統

1.1.自動糾偏系統功能結構

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。自動糾偏控制系統有以下功能結構：

1.1.1.行走狀態監測（行走編碼器，RFID）。

1.1.2.偏移狀態檢測（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控制系統分析和變頻調整行走電機轉速的邏輯控制。

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，電氣系統采用AB PLC設置ABB變頻器，用于控制電機的行走速率。

該系統的硬件設備主要由接近開關、位移量開關、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上，當固定端車輪行走到S1處時，條形碼傳感器會反饋一個信號到PLC里，表明行走機構已經到達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值S2和S3。 如圖1所示，

在PLC里將S1與S2值進行比較，如果S4=S1-S2在設定值以內，則將S2值自動變為S1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值變為原來的S3值加上S4值。倘若S4在設定值之外，則固定端車輪可能出現打滑情況，如果S2值在一定時間內保持不變化，則打滑嚴重，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值。

如圖1所示，即使編碼器保持準確性的同時，固定端和擺動端也可能出現不一致的情況，需要進一步進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，將固定端編碼器數值S2與擺動端編碼器數值S3進行比較，若差值S5=|S2-S3|小于設定值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，當大于value2時，則緊急停止行走機構。

上述是行走防偏的一級保護，為了實現行走防偏的二級保護，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（2個），這個極限位置的設定值要大于兩端的偏差設定值value2。為了實現緊急停機后的糾偏，還需要增加一個中間位置傳感器（用于感應設備已恢復正常位置）。，

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，現場工作人員先去檢查機械糾偏限位開關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動進行糾偏，當中間位置傳感器傳輸到PLC的數值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.結語

本文提出的大跨度起重機行走自動糾偏控制系統可以有效地控制和調整軌道兩側車輪的平行運行狀態，防止產生偏移或者啃軌現象，減少了起重機車輪輪緣和軌道側面的嚴重磨損，提高了起重機的使用壽命。該系統已經用于大跨度起重機的電控系統中。

參考文獻：

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

[2] 徐滬萍.軌道式起重機運行機構自動糾偏裝置設計.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和應用.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。