一種智能化起重機控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到起重機控制系統，特別是一種智能化起重機控制系統。
【背景技術】
[0002]我國改革開放以來，國民經濟得到快速的增長，“科技創新，自主創新”已成為目前國內工業發展的主流。自有人類文明以來，物料搬運便成了人類活動的重要組成部分，距今已有五千多年的發展歷史。隨著生產規模的擴大，自動化程度的提高，作為物料搬運重要設備的起重機在現代化生產過程中應用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高。目前起重機的控制方式主要是繼電器邏輯控制和PLC控制這兩種方式。繼電器控制方式的特點是成本低，控制回路復雜、故障率高、維修頻繁。應用這種控制方式的起重機后期維修任務繁重，影響正常生產。PLC采用計算機控制模式控制效果好，靈敏度高，故障率低，用于中大型起重機械的控制系統，符合市場的需求。起重機每天需進行大量的裝卸操作，橋式起重機切換十分頻繁，在電流比較大的狀態下，容易燒壞觸頭。同時因工作環境惡劣，轉子回路串接的電阻因灰塵、設備震動等原因經常燒壞、斷裂，出現啃軌現象，啟動重物時，由于繩子長容易發生搖擺，使得操作不能正常平穩的進行，還有可能出現溜鉤等意外事故。有時超載負荷大，啟動時電流對電網沖擊大，而且都是慣性負載，機械設備使用壽命縮短，操作人員的安全系數不高，設備運行可靠性低，副鉤、大車、小車凸輪控制器之間沒有固定的聯系，在起重機工作時操作人員勞動強度比較大，容易疲勞，易產生誤操作；定位控制系統定位精度不高，效率較低，運行過程不平穩，安全性低，制約了生產效率。為了解決上述問題，科研單位與企業的技術人員在不斷地探索、研究，希望研制出一種更為先進的起重機控制系統，雖然取得了一定的進展，但在實際運用中仍然存在著尚未克服的技術難題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服以上不足，提供一種智能化起重機控制系統。該系統基于現代機電一體化智能控制技術，融計算機技術、微電子技術、電力電子技術、網絡技術、液壓技術、模糊控制等技術于一體，實現了新一代起重機驅動與控制的自動化、智能化，具有可靠性高、安全性高的特點。該系統采用PLC控制，在PLC上加裝遠程控制模塊，利用全閉環智能糾偏控制技術和動態建模、滑模變結構控制與全變頻調速的智能防擺控制技術，基于網絡技術的系統狀態數據庫管理，實現“變繩長”條件下的重物防擺與系統的定位控制，確保大車、小車的高效平穩運行，有效防止起重機的啃軌，實現了起重機的狀態檢測監控、遠程故障診斷、維護檢修指導等跟蹤服務；在駕駛室操作臺上設有指紋鎖，能自動識別操作人員的指紋，防止別人操作造成失誤；系統還增加了應急控制機制防溜鉤控制模塊，有效防止溜鉤等意外事故的發生，對運行狀態以及從元件、部件、模塊、系統到負載、運行速度、操作流程、操作人員身份等進行全方位的智能識別監控，實現起重機自動化、智能化的控制，生產效率高，安全性能好，滿足了生產需求。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:含有PLC主機控制、HMI系統監視、無線遙控器、開關量輸入、模擬量輸出、數據采集PLC、駕駛室操作臺、遠程開關量輸入、變頻器控制，PLC主機控制的一端與HMI系統監視電氣線路相連接，PLC主機控制的另一端分別與開關量輸入的一端、模擬量輸出、數據采集PLC、遠程開關量輸入的一端、變頻器控制相連接，模擬量輸出設有編碼器檢測模塊和模擬量模塊，數據采集PLC設有從站PLC，開關量輸入設有啟動急停模塊，駕駛室操作臺設有指紋識別裝置；開關量輸入的另一端與無線遙控器連接；遠程開關量輸入的另一端與駕駛室操作臺相連接，組成了一種智能化起重機控制系統。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術原理是:該起重機控制系統主要通過PLC主機控制行車的運行。HMI監視系統采用A65系列觸摸屏，采集主機PLC的數據顯示，達到監控作用。在PLC上加裝遠程控制模塊來實現遠程診斷、檢測、監控等功能。系統主要由大車小車起升三部分電機組成，每部分電機都含有編碼器反饋。通過編碼器反饋，超載限制器的重量反饋，當行車起升物體時，編碼器實時反饋出主鉤的位置，根據行車吊起重物的高度，以及大車行走的速度，通過數據運算，給出合理的啟動加速時間，讓重物能夠平穩的啟動，達到防搖的效果。當主鉤在位置較低時，大車啟動速度緩慢同時主鉤向上抬升重物，當大車電機達到合理高度，大車可以最快速度運行，當快要達到重物所需位置時，系統會提示一個合理的減速以達到提前減速，達到更好的防搖效果。
[0006]PLC主機通過模擬量輸出控制大車左右電機的同步運行，當編碼器檢測模塊檢測到有一側電機有落后變差，模擬量模塊通過增加電壓，讓變頻器頻率升高，增加落后一側電機的運行速度，以達到兩側運行同步。PLC通過檢測安裝在兩側走輪上的增量型編碼器，實現大車的同步運行；基于動態建模、滑模變結構控制與全變頻調速的智能防擺控制技術，確保大車、小車的高效平穩運行。從站PLC時刻讀取電機運行的電流、電壓以及電機的速度，傳送給數據采集PLC，數據采集PLC再將得到的數據傳送給PLC主機，PLC主機根據接收到的數據進行運算反饋。無線遙控器與開關量輸入的另一端連接，無線遙控器通過無線高頻電波連接，PLC主機通過采集無線遙控器的開關量輸入，讀取啟動急停模塊的信號，根據無線遙控器按鈕控制小車向前向后、打車向左向右、主鉤上下的運行。大車軌道上特定位置要安裝磁鐵，以便起重機修正編碼器的誤差。當運行偏差達到起重機跨度的1/1000時，開始自動糾偏；當運行偏差達到起重機跨度的2/1000時，發出警告；當偏差大于起重機跨度的3/1000時，大車自動停車。并在駕駛室發出報警信號，操作者通過手動操作單邊行走機構進行手動糾偏，消除偏差后恢復大車運行。
[0007]駕駛室操作主要由搖桿控制小車上下左右運行以及起升。遠程開關量輸入采集行車駕駛室的控制信號，以及系統的報警信號。系統通過485總線鏈接PLC主機，將采集的信號傳送給主機進而做出判斷。駕駛室操作臺里設有指紋識別鎖，能自動識別操作人員的指紋，用來防止起重機被別人使用造成失誤，確保起重機的安全性。行車吊鉤在吊物升降時，偶爾發生溜鉤事故(事件)，該系統增加了防溜鉤控制模塊，對全過程進行防溜鉤控制，所有機構的剎車通過變頻器的信號來控制。電機啟動時，變頻器先保證電機有足夠的保持力矩，然后才控制剎車打開，防止溜鉤。當電機停車時，變頻器先通過改變電機磁場來把電機降到較低的速度，然后再控制剎車關閉，來實現平穩的停車。PLC系統不斷檢測所有變頻器，以及各個機構的限位開關等信息并記錄，如果出來故障或者錯誤的話會發出報警，PLC系統還將記錄所有機構的運行次數、運行時間等數據，進行應急控制，與此同時選用可靠性高、技術性能好的設備用于對相關驅動設備，尤其是對制動器，進行供電及控制，對起重機重要關鍵設備進行全過程監控，一旦某設備的累積工作時間達到易發故障區間時，電控系統會自動提醒維護人員及時更換，將溜鉤事故的發生幾率降到最低，保證操作人員的人身及設備的安全以及工作效率。
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