第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術發(fā)展現(xiàn)狀

我國目前的起重機械在關鍵性的核心技術方面還不能滿足這種大噸位高速比的要求，只能從國外進口。要研制這種大噸位高速比新型起重機械，就需解決以上三方面的關鍵技術問題。一旦研制成功并推廣應用，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，不但大大提高我國起重機械產(chǎn)品的技術水平，實現(xiàn)可觀的經(jīng)濟效益，而且為變頻技術在起重機械領域的應用打開一個新的局面，真正實現(xiàn)跨越式發(fā)展，擺脫大噸位高速比起重機械長期依賴從國外進口的被動局面。

要實現(xiàn)高速比，必須研制新型變頻電機，采取措施解決低頻脈動及給定干擾問題；通過MPI網(wǎng)絡來解決大噸位問題。

為實現(xiàn)兩臺起重機并車抬吊功能，開發(fā)了一套雙吊點隨動跟蹤系統(tǒng)，即在兩臺起重機的起升卷筒上分別安裝了高度檢測絕對值編碼器AVM58，通過其SSI口將檢測的高度信號傳至PLC位置檢測模塊SM338。抬吊時，保持主車起升速度不變，它車速度根據(jù)兩吊點位置差，超過給定的偏差范圍作相應的調(diào)整，以便兩吊點的高度差始終控制在一定范圍內(nèi)。為提高其控制精度，起升系統(tǒng)高速軸上安裝了增量型編碼器，由此組成了一個閉環(huán)系統(tǒng)，其速度靜態(tài)精度可達0.02%。

其研制成果已成功應用于緬甸耶涯250t門式起重機電氣系統(tǒng)中，收到了良好的效果。該項目已立項為2008年浙江省重大科技專項。它的研制成功，將為提高我國自主創(chuàng)新能力，加快起重機械電氣技術的發(fā)展。

第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點或流程

鑄造起重機電氣系統(tǒng)介紹，起重機的電氣控制系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)，已經(jīng)應用在寶鍘、武鋼、鞍鋼等多臺起重機設備上。應用結果表明該設計先進、運行可靠、操作方便、維護簡單，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益，值得推廣應用。

起重機的電氣系統(tǒng)應用PROFIBUS—DP總線技術，采用“上位控制計算機+PLC+基礎傳動”組成的三級系統(tǒng)。上位工業(yè)控制計算機為綜合監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控整車的運行和故障狀態(tài)；PLC實現(xiàn)整車運行的時序邏輯控制；定子調(diào)壓與變頻驅動各機構協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)可控運行。三級之間數(shù)據(jù)交換通過PROFIBUS—DP總線通訊實現(xiàn)，同級多臺變頻器之問采用點對點通訊。

起升機構采用定子調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，其中主起升機構和副起升機構各用一套定子調(diào)壓裝置。

運行機構采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，大車機構用兩套變頻調(diào)速裝置，緊急情況（當一套機構有故障）時，可由另一套變頻器控制電動機完成一個工作循環(huán)。小車機構用一套變頻調(diào)速裝置。

綜合控制采用的可編程序控制器，一套S7—300系列PLC，一套遠程I／O—ET200M。。

綜合監(jiān)測系統(tǒng)采用PC670型觸摸屏幕式工業(yè)控制計算機。

操作方式可由傳統(tǒng)的司機室聯(lián)動臺操作，也可遙控操作。遙控采用HBC的基于DECT技術的工業(yè)無線遙控裝置。

1、PROFIBUS—DP總線

PROFIBUSDP總線是最成功的開放式現(xiàn)場總線之一，廣泛應用于各種自動控制場所，所有自動化和驅動設備如：PC機、PLC、驅動裝置、傳感器、編碼器等均可通過一條統(tǒng)一的總線彼此交換數(shù)據(jù)進行通訊。

PROFIBUS—DP總線具有快速、實時高效的通訊功能，抗干擾性能強，具有最小的反應時問，適合于自動化系統(tǒng)和分布式I／O站及現(xiàn)場設備之問通訊。系統(tǒng)中應用Profibus總線在工業(yè)控制計算機、PLC、遠程I／O從站、定子調(diào)裝囂、變頻器等之間進行數(shù)據(jù)通訊。

2、綜合監(jiān)測系統(tǒng)

起重機最上層為綜合監(jiān)測系統(tǒng)，它由工業(yè)控制計算機、彩色顯示器組成。工業(yè)控制計算機采用PC670型觸摸屏幕式工業(yè)控制計算機，內(nèi)裝基于中文Windows操作平臺的起重機監(jiān)控軟件。

綜合監(jiān)測系統(tǒng)通過PLC將榆測信息采集回來，以PROFIBUS—DP方式傳輸給工業(yè)控制計算機，完成運行狀態(tài)的圖形顯示、故障顯示、報警、記錄、報表管理等。

該系統(tǒng)具有綜合故障監(jiān)測，故障監(jiān)測顯示，起升高度指示，對各種運行信號、保護信號、監(jiān)測信號、故障信號顯示、診斷、報警、記錄的功能。

3、綜合控制系統(tǒng)

起重機中間層即控制層采用PLC可編程序控制器控制。PLC采用西門子公司S7—300系列產(chǎn)品。S7—300型PLC可有效的利用PC670的內(nèi)存和硬盤，提高了運算速度和存儲容量，是該系統(tǒng)的控制核心。

PLC由CPU單元、開關量輸入輸出模塊、通訊模塊、遠程I／O從站等組成。開關量輸入模塊接收各機構監(jiān)控信號。開關量輸模塊是將PLC程序對輸入信號處理結果生成控制命令去控制繼電器和接觸器，從而控制各機構及其制動器的動作。

司機室內(nèi)設置遠程I／O從站-ET200M。PLC主機與遠程I／O從站用PROFIBUS—DP通訊。遠程I／O模塊接收聯(lián)動臺的控制信號，驅動聯(lián)動臺上的顯示信號燈。裝于司機室聯(lián)動臺上的操作控制信號直接連接到驅動單元，即使PLC發(fā)生系統(tǒng)故障，驅動系統(tǒng)仍可工作；驅動單元的狀態(tài)信號通過PROFIBUS—DP總線通訊方式傳送到PLC。

PLC通過PROFIBUS—DP總線方式與各機構的變頻器相連，實現(xiàn)PLC與變頻裝置間的通訊，PLC將獲取變頻器的運行狀態(tài)及故障信息。同時PLC通過PROFIBUS—DP總線下載速度給定及其它參數(shù)設定值，激活不同的功能軟件包，完成數(shù)據(jù)組的切換等。

4、調(diào)速系統(tǒng)

起重機下層為調(diào)速傳動層。起升機構采用定子調(diào)壓調(diào)速方案，運行機構采用變頻調(diào)速方案。定子調(diào)壓裝置和變頻裝置通過各自的通訊板掛在PROFIBUS—DP總線網(wǎng)上，接受PLC統(tǒng)一的控制與管理，但是對于調(diào)速性能的保證則完全取決于調(diào)速裝置本身的性能特性及多電機傳動時裝置問的合理配置，即系統(tǒng)設計技術。

第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術發(fā)展趨勢 分析

1、汽車底盤的電氣控制技術

汽車底盤作為起重機的行走機構，其發(fā)展方向始終圍繞著安全可靠性、操作舒適性、環(huán)保節(jié)能等方面發(fā)展。采用電噴發(fā)動機、自動變速箱的自動換檔系統(tǒng)，采用多傳感技術實時顯示車輛的運行狀況，同時，汽車領域使用的ＡＢＳ技術、自動巡航技術等也將移植到工程機械領域。這些高新技術將在我廠大噸位越野起重機上逐步得到推廣使用。

2、起重支撐裝置的電氣控制技術

起重支撐裝置由車架、固定支腿、活動支腿等組成，由于車架的設計必須滿足在少數(shù)幾個惡劣的工況下有足夠的安全儲備（此時吊臂的安全儲備往往較大），而事實上90％的工況安全儲備很大；為了減輕車架的重量，合理利用材料性能，設計時可以適當降低少數(shù)工況的安全儲備系數(shù)，通過設置車架扭轉角度、車架整體變形等傳感器，控制車架的變形，從而控制車架的應力，來保證車架的安全。為了支平支腿，目前常用的方法是通過水平儀或操作員的感覺，采用手動調(diào)平，或者看地面是否平坦，將支腿全伸。顯然，這種調(diào)平方法存在一定的缺陷和不精確性，自動調(diào)平技術將是支腿調(diào)平的新發(fā)展，先將垂直支腿全伸，然后通過對水平儀傳感過來的信息進行數(shù)據(jù)處理，控制單個支腿的伸縮來實現(xiàn)支腿調(diào)平。通過設置垂直支腿受力傳感器，保證支腿調(diào)平時四支腿受力均勻，在作業(yè)時軟腿提示防止整車傾翻。

3、重物起吊裝置的電氣控制技術

重物起吊裝置由回轉、變幅、伸縮、主副起升五個主動作組成，這里簡單介紹五個執(zhí)行機構電氣控制技術的應用?；剞D機構控制技術很簡單，只設有前方區(qū)域報警裝置，為了精確顯示上車的作業(yè)位置和防止回轉機構的過載而造成元件的損壞，將設置轉動齒數(shù)計數(shù)器和扭矩超載報警器。對于多回轉機構，通過壓力傳感和數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)多回轉機構均勻受力。變幅機構為力矩限制器提供壓力信息，微機對信息進行處理推算出重物重量，其壓力信息也是微機計算重量的唯一材料，由于吊臂的剛度很難確定，因而其壓力信息難以真實反映重物重量，高精度的力矩限制器取自變幅缸壓力的信息將只是微機計算重量的一種參照信息。單缸多節(jié)臂自動伸縮控制技術將是吊臂伸縮機構的發(fā)展趨勢，如果能有效降低吊臂伸縮控制系統(tǒng)的成本和提高其自動控制的可靠性，在中小噸位上也將推廣使用。控制系統(tǒng)根據(jù)吊臂伸縮控制目標和借助于伸縮油缸缸銷、伸縮臂臂銷、伸縮油缸伸出長度等傳感信息，按照設定的邏輯順序自動進行伸縮，監(jiān)控器能實時顯示伸縮臂的長度和油缸位置?？刂葡到y(tǒng)的控制程序邏輯性很強，可以根據(jù)傳感信息的精確程度進行修正處理，當然，結構件的制造精度和傳感信息的精確程度能有效減少編程和調(diào)試的難度。目前對起升機構的控制技術只有三圈保護器，實時顯示起升繩的拉力和起升變化長度將是該機構的一大亮點。通過對變幅缸壓力信息、起升繩拉力信息的比較處理，微機可以精確地計算出重物的重量，通過對起升繩變化長度的信息和理論起升高度的比較，通過數(shù)據(jù)處理，可以精確的計算出吊臂的變形情況，同時可以對大變形進行報警提示。新型電氣控制技術的運用，將實時顯示各機構的運行狀態(tài)，顯示各機構的安全程度。

4、基于用戶需求的高效節(jié)能和高可靠性

采用電控變量泵、電控變量馬達、電液比例閥等組成的電控變量微調(diào)系統(tǒng)可以實現(xiàn)負荷傳感微機節(jié)能控制的最經(jīng)濟的系統(tǒng)。將發(fā)動機、泵、馬達的功率曲線、扭矩曲線輸入微機，微機將根據(jù)起吊物的重量和要求的速度進行數(shù)據(jù)處理，計算出優(yōu)化的發(fā)動機轉速、泵和馬達的擺角以及比例閥的開口，以達到高效節(jié)能的效果。通過復合和邏輯控制技術消除用戶可能的誤操作所帶來的元件損壞，從而提高產(chǎn)品的可靠性?？刂葡到y(tǒng)還將對經(jīng)常需要更換的元件（如濾清器等）的使用程度進行動態(tài)顯示和報警。

5、應用于遠程故障診斷和維護的電氣控制技術

微機將儲存整機的運行工況和主要元件的當前參數(shù)，通過在系統(tǒng)中設置故障診斷點，維護人員可遠程調(diào)用微機記錄參數(shù)，作出初步 分析 ，同時對可能故障點進行數(shù)據(jù)采集和 分析 ，迅速查找故障并顯示故障代碼，減少停機時間。同時對調(diào)用數(shù)據(jù)的查閱還可判斷是否有超載記錄，為主機廠家提供第一手現(xiàn)場信息。

6、滿足特殊工況的電氣控制技術

在特定的施工作業(yè)中，如危險礦井區(qū)、易塌方區(qū)、易燃爆區(qū)、輻射或有害健康的作業(yè)區(qū)作業(yè)時，需要使用無人駕駛和無人操縱技術，這時，可以在以上的電控系統(tǒng)上安裝一有線或無線遙感裝置，實現(xiàn)智能化的無人操縱的工程起重機。

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