袁 伟
江苏省特种设备安全监督检验研究院昆山分院 江苏昆山 215300
一、无人化起重机发展及应用
随着起重机械快速发展，自动化、智能化的起重机械已经得到快速推广和应用，提升工作效率的同时，更多是为了精准作业、降低能耗、减少人工成本和恶劣生产环境的要求，从这个意义上说也是人机工程学在起重机方面的重大进步。目前昆山范围内有可能装备无人化起重机的企业，主要分布在垃圾处理、发电、化工等行业。
二、自动化控制原理
通过运用多种方式组合来实现控制，包括现代控制、非线性控制、模糊控制、滑模变结构控制等控制方式。
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三、系统可靠性简述
起重机智能自动控制，是以在复杂工作环境中的无人化运行为目的，对其路径规划算法、自动运行 控制程序、以及电机变频调速设计方案等进行技术整合，从而形成一系列包括人机交互(HMI)、 传感器、控制器和执行机构的整个桥式起重机运行控制系统。
比如，基于在移动机器人等领域的研究出的路径规划技术，就是起重机智能控制系统重要技术之一，包括手舌传感识别、避障控制和人机交互等功能在内的技术集成。部份技术中采用蚁群算法进行桥式起重机的避障运算，以路径最短为目标函数，在栅格化虚拟环境域中，生成最优的运行路径，经MATLAB软件对该算法进行程序设计和仿真验证，输出可供运行控制机构使用的环境与路径信息，实现桥式起重机在复杂工作环境中的智能路径规划。
通常以PLC设计软件为开发平台，设计控制桥式起重机自动化 在此基础上，以CoDeSys 运行的软件程序。利用CoDeSys软件的各个模块，将从上位机输入的环境和路径信息、 操作者从HMI输入的控制信号和控制参数等集成处理，通过运算和转化形成控制信号，输出到变频器和电动机等执行机构，从而控制桥式起重机大车和小车的自动运行。并且利用CoDeSys的可视化显示编程功能，设计起重机运行的人机交互控制界面，实现了在不依赖硬件的情况下，通过PC端输入控制信息，并对PLC程序的运行结果进行观察和验证，使用其控制逻辑满足具体目标作业需求。
另外，通过对三相异步电动机的结构与工作原理的研究分析，结合桥式起重机的运行特点，设计出适用的变频调速系统。通常需要经过以矢量变频技术为核心的电动机控制的数据对系统进行仿真分析，以验证精确的控制效果及调速性能，也用来验证桥式起重机自动运行控制系统的可行性与可靠性。
四、现行检验细则适用性分析
无人自动化控制系统，主要原理是以智能自动化控制技术为基础，通过采用工业网络技术，对起重机的电控系统进行信息采集，从而能实时全面监控起重机的工作状态；利用远程服务以及远程监控，以进行快速服务响应。以检验检测的角度来讲，就是对普通起重机控制部分的升级改造和系统迭代。
现行检验细则针对无人自动控制这部分内容为空白项，建议增加以下部分的检验或验证项目。（特指无人化操作、控制、使用、环境等条件）
1、精确定位、智能防摆功能的检查。
因为，在起重机无人化工作过程中，大、小车的加减速以及负载的提升、部件间的摩擦等，都会使得重物出现来回摆动，不仅影响了作业效率，而且可能会引发事故。
所以，应检查其是否具备可靠的：消摆措施、或输入时滞滤波等降低起重机残余振动。
2、吊物或吊具防碰撞、避障功能的检查
因为，在起重机无人化工作过程中，被吊物或吊具沿着规定路径搬运过程中，可能会遭遇障碍或与其他物体发生碰撞，降低作业安全系数。
所以，应检查其是否具备可靠的：防撞装置，或设置红外、激光、超声雷达等测算距离的方式。
3、互联网远程操控终端和移动终端的检查
因为，在起重机无人化工作过程中，需要实时监测动态或非动态信号，应确保信号采集、传输、控制的稳定性与可靠性，避免遭遇信号BUG或指令BUG后发生失效动作，特别是多机协同作业的场所，对操作信号的需求复杂，涉及动作导航、顺序就位、共同吊装等操作策略，诸多风险难以预测。
所以，应检查并验证终端信号装置的稳定性和可靠性：信号识别装置，或应具备信号修复功能。
4、PLC可靠性的检查
因为，PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的同时，实现着数字控制、运动控制、过程控制及集散控制等各种功能性任务。它是自动化控制系统的核心组成之一，它的好坏直接决定着控制的精度和稳定性。PLC系统在长期运行中，可能会出现一些故障。PLC自身故障可以靠自诊断判断，外部故障则主要根据程序分析。常见故障有电源系统故障、主机故障、通讯系统故障、模块故障、软件故障等。
所以，应检查并验证，PLC的故障诊断和故障保护功能，检查其是否提供编程设计程序的可靠性测试及评估报告等。
5、其他项目的检查
例如变频器、电机编码器、各类传感器、智能吊具；环境域感知功能、问题诊断功能、监管功能等，需要结合无人自动化控制系统的功能特点，逐项分析，并界定类型提出检测要求及方案。
五、建议
缘于省情，无人自动化控制系统推广应用范围尚窄，且因起重机类型品种繁多，尚无起重机智能自动化控制专用标准，仍需组织技术力量针对性对智能自动化控制系统进行实践学习，如控制系统功能结构、自动控制程序、路径规划原理、变频调速系统等。预先研究制定出检验检测标准或规则，用于促进起重机智能自动化控制技术，通用化、标准化，引领智能技术的发展趋势。