起重机无线遥控技术应用研究

李 峰

（1．太原理工大学电气与动力工程学院，山西 太原030024；2．晋煤金鼎公司，山西 晋城048006）

0 引言

在起重机械作业过程中，操作人员常常面临着强辐射、多粉尘、高噪声及高温等恶劣环境，严重影响着操作人员的身体健康，同时某些场合危险性极大。传统的起重机依靠电机、齿轮箱、制动器以及各种限位开关实现大车行走、小车行走和吊钩升降3部分的运动，因此各零部件的运行状况和操作者的驾驶水平直接影响着起重机执行动作的安全性和可靠性。

无线遥控技术是一种利用无线遥控器发送频率、幅度、相位等特殊指令，进行机械设备远程控制的技术。现代无线遥控器由集成电路板和用来产生不同信息的按钮组成。工业无线遥控技术克服了有线遥控技术的诸多弊端，已在人造卫星、家用电器等方面得到了广泛应用。无线遥控技术减少了人们繁杂的体力劳动，提高了劳动生产率及安全性，提高了工业企业的自动化水平。

1 遥控器的组成及原理

当前，应用在起重机上的无线遥控技术按其工作原理分为红外遥控和无线电遥控两种。日常生活中所使用的多为红外线发射无线遥控方式，其价格低廉，但发射距离、方向和条件限制较多。而工业控制领域多采用以无线信号进行传输的遥控装置，工业无线遥控装置由发射器、接收器和执行机构组成。具体如下：（1）发射器由编码电路和发射电路组成，并由可充电电池组提供电源，外壳一般用耐冲击、防水防尘、抗油污的强化塑料制成，具有体积小、重量轻、便于携带和操纵等优点。操作者通过操纵器控制编码电路，使编码电路产生包含频率、幅度、相位等特征的电信号操作指令。发射电路的主要作用是产生携带操作指令所需要的高频振荡载波。根据发射器的操作方式，发射器分为按键型和摇杆型。按键型应用于20 t以下的行车和单梁电动葫芦，可进行简单的双速控制。摇杆式多用于32 t以上的起重机控制，可实现变频、调压等多档位复杂控制。（2）接收器由天线、接收电路、译码电路、安全回路、输出继电器板等部分组成。接收电路由高频部分和解调器组成，天线接收的微弱信号经过高频部分的选择和放大被送至解调器，将操作指令信号从载波中解调后送至译码电路译码。译码电路对各种指令信号进行编译处理，使其成为可以驱动执行机构动作的脉冲信号，从而驱动起重机执行机构产生相应动作。实际应用中，接收器的输出方式有模拟量输出、继电器输出和总线输出等。（3）执行机构控制起重机相应机构完成预定动作，由继电器、接触器组成。当遥控器上的按键被按下时，发射器中的编码电路对操作者的指令进行编码处理，形成串行数字编码脉冲，这种脉冲信号包含了按键的数据和地址信息，再经过调制电路，将脉冲信号转换成高频调制无线电信号，并以电磁波的形式向空中辐射出去。控制端接收器对接收到的电磁波进行放大、混频、检波等一系列的处理并滤除干扰信号，从而向起重机执行机构输出正确的脉冲信号指令。

2 起重机采用遥控系统的优点

2．1 提高安全可靠性

传统的起重设备控制操作方式分为高空驾驶和地面有线操作，非常容易引发操作者疲劳等问题，甚至导致人身伤害和设备报修等安全事故。采用无线遥控技术后，司机可以根据需要选择便于观察和安全操作的位置，完全避免了上述危险。同时，现代集成电子技术不断发展，无线遥控器也具有了自诊断、自检纠错和断电保护等功能，抗外界干扰能力大大增强，在多台起重机同时工作时，由于每台遥控器的工作频率和密码不同，因此互不影响。

2．2 节省人力

操作者利用无线遥控技术控制起重机时，可独自一人直接操作，并可完成两台及两台以上起重机的同步和同时作业。在起重机使用不频繁的情况下，还可利用空闲时间完成与其相关联的输送带、加料器、搬运车等其他设备的控制和管理工作。

2．3 改善作业环境

当起重机处于高温、多粉尘、有害气体、高空以及核辐射等恶劣作业环境中时，由于无线遥控器操作简便、体积小、重量轻，操作者携带方便，可根据实际情况避开恶劣的工作环境，选择便于操作和安全的工作位置，降低了劳动强度。

2．4 提高工作效率

起重机采用无线遥控技术后，操作者与地面指挥均由一人承担，使操作者可以根据实际情况选择最佳位置观察，自行判断和操作，操作时也无需司机多次上、下起重机，大幅提高了工作效率，也提高了起重机动作的准确性，特别适用于设备组装等精密安装作业。

3 起重机无线遥控安全性要求

无线遥控器相比传统的电缆线手控器具有显著的优点，但在安全使用方面需要注意以下几点：（1）采用无线遥控的起重机需要零位、过流、行程等各种保护功能。无论采用操作手柄还是主令控制器，操作手柄和主令控制器都必须处于零位，遥控器才能接通起重机总电源回路。当起重机电源出现意外断电等故障时，遥控器应迅速做出响应，并通过正确的启动程序接通起重机总电源回路。当遥控器的电源电压不足时．遥控器应能自动控制起重机停止工作。（2）起重机所有执行机构的动力电源必须全部从总电源接触器出线端引出，并设置空气断路器，当有意外情况发生时，总电源接触器或断路器动作，立即切断所有机构的总电源，所有机构运行停止。（3）无线遥控系统必须根据实际工作需要设置互锁，如在司机室设置无线遥控操作和有线操纵的转换开关，设置电气互锁接线方式，实现继电器和接触器的正向和反向运行。（4）起重机工作现场无线电遥控系统受到同频干扰信号的危害很大，极易引起误动作。遥控系统必须进行弱电和强电系统的有效隔离，注意慎重选择控制端接收器芯片。接收传感器所用电缆要选择屏蔽功能较好的电缆线，并满足在恶劣条件下工作的要求。（5）无线遥控装置的紧急停止功能包括主动急停和被动急停。需要注意的是，为了防止误动作，主动急停开关应是不能自动复位的，且主动急停开关响应时间要小于被动急停，通常需小于0．5 s。

4 无线遥控技术在起重机械上应用的现状

欧美发达国家对工业遥控系统的研究起步较早，德国HBC公司于20世纪60年代率先研制出用于起重机械的无线遥控系统，50余年来，HBC公司一直领导着工业无线遥控系统制造业的发展，其率先研制成功的双档按键及摇杆操作方式已成为行业标准，并成为德马格、科尼、安博等众多世界著名的起重机制造商的指定配套商。

工业遥控系统的发展依赖于通信技术的发展，最初工业遥控系统的通信方式通常是频分制周期传送，20世纪70年代以来，时分制和频分制共用周期传送方式在遥控系统中得到应用，增加了操作指令，实现了设计、制造的标准化。随后，微处理器和大规模集成电路技术的应用促进了无线遥控技术可靠性和安全性的提高。近年来，又研制出了应用自动跳频技术、自动频率管理技术和各类总线输出的遥控系统。

当前，全球各大遥控系统制造商纷纷进入中国市场，德国HBC和台湾禹鼎公司占据了国内遥控系统市场主导地位，在钢铁、汽车、造纸、造船、大型机床和变压器制造等行业都有着广泛的应用。在我国，上海技景自动化科技有限公司是国内研发生产工业无线遥控系统的先驱，近年来其研制的各类工业无线遥控装置已获得国家多项专利，并适合在恶劣工况下长期使用，已先后为宝钢集团、上海港务局、马来西亚赛罗太公司、日本鹭宫制作所等公司进行了起重机产品配套设计和制造。

5 结语

起重机械在各工业企业中是非常重要的机电设备，其工作环境常常十分恶劣，高温、含尘介质、振动和有害气体等对起重机操作人员的影响很大。采用无线遥控技术控制起重机，改善了司机的劳动条件，操纵起重机时还可直接与检修人员联系，保证了起重机和人员安全，提高了准确性及劳动生产率，降低了使用传统拖线控制手柄经常折断控制线的故障率。

［1］屈舒，常晓华．起重机无线遥控器的安全性［J］．起重运输机械，2003（7）

［2］赵明，许翏．工厂电气控制设备［M］．北京：机械工业出版社，2005

［3］李萌．无线遥控技术在起重机上的应用［J］．本钢技术，2008（5）