大跨度起重机行走自动纠偏控制系统

摘 要 ：针对大跨度起重机行走过程中的车轮跑偏或啃轨现象,阐述了解决起重机行走偏移或啃轨的新系统――自动纠偏控制系统方案,工作原理等.

关 键 词 ：纠偏； 变频调速； PLC

前言

对于大跨度的门式或者桥式起重机来说,由于起重机结构刚度相对较低、轨道基础沉降造成高低差、行走机构安装制造误差以及在行走过程中轨道上的障碍物等诸多原因,这样起重机在行走过程中普遍存在不同程度的跑偏或者啃轨现象.然而跑偏或者啃轨,会导致起重机车轮轮缘和轨道侧面严重磨损,严重时会发生出轨事故,造成不同程度的安全事故.

针对起重机的啃轨问题,提出一种适合于大跨度起重机的自动纠偏控制系统,且自动纠偏控制与保护控制相结合,减少啃轨现象,保证了起重机行走的正常运行.

1.自动纠偏控制系统

1.1.自动纠偏系统功能结构

正常运行模式下,起重机行走时,轨道两端（固定端和摆动端）车轮行走是基本上保持平行一致的.为了始终保持这种平行一致,起重机就需要不断自动纠偏.自动纠偏控制系统有以下功能结构：

1.1.1.行走状态监测（行走编码器,RFID）.

1.1.2.偏移状态检测（偏移量检测,偏移一级报警、二级停机限位,偏移中间位置限位）

1.1.3.PLC控制系统分析和变频调整行走电机转速的逻辑控制.

1.1.4.故障诊断与报警显示.

1.2.自动纠偏系统组成

以桥式取料机为例,固定端行走有10个电机,摆动端行走有5个电机,电气系统采用AB PLC设置ABB变频器,用于控制电机的行走速率.

该系统的硬件设备主要由接近开关、位移量开关、编码器、RFID和PLC等组成.各元件的功能描述见表1所示.

表1 各元件的功能描述

1.3.自动纠偏系统的工作原理

起重机无偏移行走时,固定端和摆动端的车轮行走是保持平行一致的.

RFID安放在固定端轨道位置S1处,条形码传感器安装在行走机构上,当固定端车轮行走到S1处时,条形码传感器会反馈一个信号到PLC里,表明行走机构已经到达S1处.同时,固定端编码器和摆动端编码器会实时反馈信号到PLC中,通过换算可以得到固定端车轮和摆动端车轮的行走数值S2和S3. 如图1所示,

在PLC里将S1与S2值进行比较,如果S4等于S1-S2在设定值以内,则将S2值自动变为S1值,用以纠正编码器的误差,同时为了保证固定端和摆动端变化的一致性,S3值变为原来的S3值加上S4值.倘若S4在设定值之外,则固定端车轮可能出现打滑情况,如果S2值在一定时间内保持不变化,则打滑严重,必须立即停止行走；如果S2值仍然处于不断变化中,则按照上述方法纠正编码器数值.

如图1所示,即使编码器保持准确性的同时,固定端和摆动端也可能出现不一致的情况,需要进一步进行两端一致性的纠偏.

图1

在行走过程中,固定端编码器和摆动端编码器会实时传递信号到PLC中,将固定端编码器数值S2与摆动端编码器数值S3进行比较,若差值S5等于|S2-S3|小于设定值value1,则视为正常运行情况,不做任何动作；若S5大于value1且小于value2,则进行自动纠偏动作.自动纠偏时,若S2-S3大于0,则固定端变频器给一个降速△V,实现固定端一个降速,纠正两边的偏差；若S2-S3小于0,则摆动端端变频器给一个降速△V,实现摆动端一个降速,纠正两边的偏差.

在不断纠偏的过程中,若S5仍然在不断增大,当大于value2时,则紧急停止行走机构.

上述是行走防偏的一级保护,为了实现行走防偏的二级保护,避免行走偏离带来的后果,在车轮处增加机械纠偏限位开关（2个）,这个极限位置的设定值要大于两端的偏差设定值value2.为了实现紧急停机后的纠偏,还需要增加一个中间位置传感器（用于感应设备已恢复正常位置）.,

中间位置传感器只在维修模式下起作用,其他模式下屏蔽掉.紧急停机以后,现场工作人员先去检查机械纠偏限位开关和中间位置传感器完好无损,再在维修模式下,通过点动一端的行走驱动进行纠偏,当中间位置传感器传输到PLC的数值S6为中间位置时,同时控制箱中间位置指示灯变绿,工作人员停止点动.

2.结语

本文提出的大跨度起重机行走自动纠偏控制系统可以有效地控制和调整轨道两侧车轮的平行运行状态,防止产生偏移或者啃轨现象,减少了起重机车轮轮缘和轨道侧面的严重磨损,提高了起重机的使用寿命.该系统已经用于大跨度起重机的电控系统中.