(莱芜钢铁集团设备检修中心 山东济南 271104)
摘要：在科学技术水平显著提升的背景下，起重机应用领域也越来越广。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；自动控制
引言
桥式起重机作为一种起重机械，使用范围较广、生产规模较大，常见于仓库、料场、码头等场所，发挥着至关重要的作用。但是，想要在这些复杂工作环境中稳定运行，就要加强对桥式起重机运行系统自动控制方法及仿真实现的研究，以此提高生产效率，全面满足生产发展需求。
1桥式起重机传统结构划分方法
（1）工作机构；（2）金属结构；（3）动力装置与控制系统。每一个大的机构或结构又可以一直到划分至单个零部件。现在多数企业使用的桥式起重机有许多功能较为相近的模块，但是这些模块基本上都是独立存在的，他们之间主要存在以下几个问题：（1）结构划分中的一级模块所包含的内容太多，太繁杂。（2）每一个第一级模块包含的子模块数量也比较多。（3）每一个模块之间的通用性较差，对于某些特定的模块根本没有通用性一说。这就造成了模块的设计变得尤为复杂和繁琐。对设计人员造成了较大的负担，浪费了很多时间！这种设计思想并不符合现代化的设计思想。所以不能很好地利于桥式起重机的各个部分的维修。
2桥式起重机自动控制运行系统功能需求
首先，操作者将起重机的运行目标位置和运行指令等信息通过人机互动界面输入到PLC中，同一时间，起重机吊钩组上的激光测距传感器组会对周围环境信息进行采集，从而将障碍物等信息输入到PLC中。其次，PLC就会根据设计好的程序，将上述信息信号集成，根据实际工作需求和硬件参数进行运算处理，将运算得到的路径信息转化为大小车电机的控制信号，实现对交流电机的速度控制。最后，交流电机编码器会将采集到的电机转速信息反馈给PLC，从而实现电机转速的闭环控制，以此从根本上保证运行速度的控制精度。由此可知，想要实现桥式起重机的运行系统自动化，借助PLC控制程序的设计最优，但是桥式起重机自动控制运行系统功能需求还需要以下功能要求：第一，PLC技术必须要参与实际计算中。在实际应用的过程中，桥式起重机必须要能够精准避开周围环境中的障碍物，也就是说要采用多段轨迹的运行方式，而这其中就涉及运行轨迹计算问题。想要精确计算运行轨迹，就要将每段折线的拐点坐标值都要作为输入量输入到PLC技术中，参与计算。第二，PLC技术必须和变频器共同完成设备控制工作。在起重机工作的过程中，运行轨迹路径极为重要，在计算得到具体的路径后，还需要实际的控制保证起重机严格按照路径行走，这就需要PLC技术和变频器实现协同控制，保证大小车的电机转速。不仅如此，运行速度也要进行合理的控制，实时速度、加速度都要通过PLC技术的计算。第三，运行机构要设置形成不同的挡位。想要保证起重机工作运行安全高效，就要根据行走距离，设置不同的挡位，以此可以及时的调整速度运行速度，同时每个挡位的加减速、最高速度都要进行详细的控制。
3桥式起重机运行系统自动控制程序设计
3.1变频器的选用
适用于起重机使用的变频器有好多种。选用G7系列变频器。此变频器具有全磁通矢量控制，在低频下也能提供150%额定转矩的起动转矩。有速度反馈环节，可作到零速控制(即使在零速下也有150%额定转矩输出)。该变频器可以通过设定参数的存取级别来选择其控制方式。通常有4种方式可选:无PGU/f开环控制方式、有PGU/f闭环控制方式、无PG开环矢量控制方式、有PG闭环矢量控制方式。
大车、小车拖动机构由于其惯量较大，负载变化相对较小，基本上属于阻力性负载，故采用无PG的U/f开环控制方式，不带测速编码器。卷扬提升机构由于负载变化较大，为了获得快速的动态响应，实现对转矩的快速调节。电机安装有测速编码器，采用有PG－B2速度控制闭环矢量控制方式，以获得稳定的工作状态和良好的机械特性。关于溜钩的防止:本系统中由于G7系列变频器具有的零速下的转矩功能，故只需通过PLC和变频器的适当配合即可圆满解决溜钩问题。
3.2PLC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PLCS7-300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。CPU3141模块、数字输入模块SM321:DI32220VAC2模块、DI12220VAC1模块、数字输出模块SM322: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。
3.3遥控器的选用
操作控制器采用的是格林“一拖二”遥控器，两车联动时，两台操作遥控器都选择“联动”模式，由其中一台遥控器同时向安装在两车司机室内的接收机发出工作指令，接收机收到控制指令后，通过硬接线的方式将控制信号接入到PLC的输入模板中，完成两台吊车的小车、卷扬的联动。
4系统设计要使起重机运行更加快速
4.1系统设计要使结构轻量化
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。
4.2系统设计要使操作智能化
传感控制技术、语音识别技术、自动控制技术已经被广泛应用于各种机械化生产当中。因为机械工作现场环境存在某些辐射，可能会给我们的健康带来一定的影响，这种情况就对自动运行控制系统提出了更高的要求，我们必须在远程条件下对机械进行控制。起重机的控制有时也要满足上述要求，所以起重机自动运行控制系统设计也要尽可能智能化，避免起重机工作环境给工作人员带来危害。另外，操作智能化也可以解放人力，节省人力资源的投入，降低生产成本，使施工方的盈利增加。
结语
起重机已广泛应用于工业生产和建筑工程中，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）.
[2]张博.桥式起重机自动运行控制系统设计[D].大连：大连理工大学，2015.
[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.