桥门式起重机智能化设计现状及研究

许光辉孙勇娜叶浪

（1.佛山市信哲科技服务有限公司，广东佛山 528000；2.佛山市三维度科技服务有限公司，广东佛山 528000；3.广东永通起重机械实业有限公司，广东佛山 528000）

桥门式起重机智能化设计现状及研究

许光辉1孙勇娜2叶浪3

（1.佛山市信哲科技服务有限公司，广东佛山 528000；2.佛山市三维度科技服务有限公司，广东佛山 528000；3.广东永通起重机械实业有限公司，广东佛山 528000）

“轻量化、节能化、智能化、精细化”逐步成为我国起重机未来发展的趋势，特别是随着我国智能制造、互联网+技术的发展与应用，社会的进步，安全、便捷、智能就成为当今起重机发展的主旋律。本项目重点从桥门式起重机械安全监控和故障诊断的智能化、精确定位和智能防摆、遥控技术的研究、智能防撞、物联网技术等方面，开展桥门式起重机智能化的探索与研究。

桥门式 起重机 智能化

1 起重机械技术发展的需求

作为制造业、水利、化工、核电、建筑等领域不可缺少的机械装备，几十年来，我国起重机一直存在整机自身重量大、耗能多、智能化水平低等弱点。国内诸多起重机生产厂家，一直在进行研发创新，但大部分厂家把创新的焦点集中在主梁工艺的改进上，起重机结构庞大、自动化、智能化水平低，运行能耗高等缺陷仍难改变。由于起重机的产品特性和历史原因，长期以来人们只是从技术角度来衡量起重机的好坏而忽略了经济性。科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，“轻量化、节能化、智能化、精细化”逐步成为起重机未来的发展趋势。

2 桥门式起重机智能化的发展趋势及国内外现状

随着社会的进步，以人为本的指导方针越来越重要，安全、便捷、智能就成为当今起重机发展的主旋律。在起重装卸机械行业，随着工业自动化技术的发展，机械与电子技术的结合日益紧密，起重装卸机械智能化信息管理系统应势而生。起重机智能化信息管理系统对起重机的日常维护、安全运行、提高工作效率、集中管理、数据交换与共享等都具有重要的作用，智能化信息管理系统正逐渐在起重运输行业推广、使用。

智能化研究的目标是力争做到信息内容的全面化、信息显示的人性化、信息处理的实时化、信息传递的网络化、远程化：一是大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统，其主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成；二是变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控等技术将得到广泛应用，使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式提高单机综合自动化水平；三是开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。

3 桥门式起重机智能化研究的主要内容

目前，起重机用户对其工作性能、操作舒适性、自动化程度、工作安全可靠性、设备故障监控诊断能力等方面的要求也越来越高，所以必须采用智能起重机来满足需求。项目智能化研究采用的具体方式如下：

（1）采用地面操控或者遥控方式，取消司机室，这样既可以减轻起重机重量又可以提高操作人员安全性；（2）电气系统采用目前国际上较先进的“PLC+变频调速+触摸屏监控”的三级控制方案，运用PLC控制，简化电控系统中的硬件线路，减少电气系统的硬件故障，从而提高系统运行的可靠性和稳定性，且整机具有良好的人机对话和高品质的信息处理功能。

3.1 安全监控和故障诊断的智能化

重点开展PLC与远程监控系统的研究，将先进的计算机技术、控制技术、网络技术、通讯技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术等应用到起重机中，开发出新的计算机监控管理系统，实现智能人机接口，提升起重机安全监控和故障诊断的技术的水平直接，提升起重机的安全性能。

3.2 精确定位和智能防摆

鉴于起重机在工作过程中，由于大、小车的加减速和负载的提升动作以及风力、摩擦引起的扰动导致重物的来回摆动，这不仅会严重影响作业效率，而且容易造成事故。项目拟开展现代控制、非线性控制、模糊控制等多种控制方法，以实现精确定位和智能防摆。

3.3 遥控技术的研究

针对恶劣环境和特殊场所下的起重机，行业重点开展遥控技术的研究，满足不同场所的需要，如垃圾处理起重机，应用于高温、有害气体、高粉尘下的起重装卸机械等。

3.4 智能防撞

行业发展重点开展通过红外、激光、雷达等测距方式达到防撞目的研究，避免在工作繁忙的车间码头，运行在同一轨道上的多台起重机同时作业时导致碰撞。

3.5 物联网技术

针对大客户购买的多台起重机械，可设置射频识别系统（RFID：Radio Frequency Identification），实现实时追踪与远程诊断功能。一是实时追踪：出厂的起重机设备配有物联网功能的独一无二的ID。凭借ID，可实现无论起重机身在何处，只要拥有必须的网络条件，起重机一开机工作，客户就能查询到它的当前信息、实时工况和历史信息；二是远程诊断：当起重机出现故障时，通过物联网，在公司PC机上查询起重机的运行参数和相关操作，能快捷准确的判断故障、给出解决方案。

4 项目桥门式起重机智能化研究的意义及创新性

4.1 项目产品实现智能化、数字化跨越

项目采用地面操控或者遥控方式，取消司机室，既可以减轻起重机重量又可以提高操作人员安全性；同时电气系统采用目前国际上较先进的“PLC+变频调速+触摸屏监控”的三级控制方案，运用PLC控制，简化电控系统中的硬件线路，减少电气系统的硬件故障，从而提高整个系统运行的可靠性和稳定性，且整机具有良好的人机对话和高品质的信息处理功能。关键研发及改造包括安全监控和故障诊断的智能化设计、精确定位和智能防摆设计、遥控技术的研究，以及智能防撞结构设计。

4.2 项目实现物联网信息技术与传统产业项目结合

针对客户购买的多台起重机械，可设置射频识别系统，实现实时追踪与远程诊断功能。一是实时追踪：出厂的起重机设备配有物联网功能的独一无二的ID。凭借ID，可实现无论起重机身在何处，只要拥有必须的网络条件，起重机开机工作时，客户就能查询到它的当前信息、实时工况和历史信息；二是远程诊断：当起重机出现故障时，通过物联网，在公司PC机上查询起重机的运行参数和相关操作，能快捷准确的判断故障、给出解决方案。项目产品成套设备，可通过射频识别系统，依托安装于轨道端头上的识别块和安装在移动的起重机上的读写头，并与地面操作系统实现了信息和指令对接，实现起重机物联网系统，实现实时追踪、灵活的操作界面、远程诊断、功能升级等主要功能。