防晃功能在85T吊车中的应用实践

官智超

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

起重机是一种用于物料搬运、装卸、安装的机械设备，可以减轻或代替人们的体力劳动，提高劳动生产率，它被广泛应用于国民经济的各个领域之中［1］。贵溪冶炼厂熔炼车间新老系统共有65T桥式起重机3台，85T桥式起重机3台，主要负责生产线上冰铜、渣、冷料等转运，是闪速炉、转炉、阳极炉和卡尔多炉之间的运输纽带。其中老系统65T行车采用的是接触器式的控制方式，大车小车的运行无防摇摆功能，行车大小车行走过程会出现铜包摇晃现象，行车工是通过经验打反车及脚踏刹车来使包子平稳，对操作工的要求较高，同时安全隐患系数较高；新系统则是使用进口的科尼85T行车，采用防摇摆技术［2］，其中大小车行走变频器均使用了防摇摆的功能，在吊运包子时，变频器通过编码器反馈回来的吊运高度，变频器自动执行防摇摆功能，通过加速减速行走实现吊运包子的平稳运行，无需操作工较多的打反车及刹车的操作。在吊运过程中提高了吊运效率，降低了操作工的操作强度，同时也提高了吊运安全系数。

1 防晃技术在冶金吊上的现实意义及技术特点

1.1 现实意义

冶金起重机工作环境恶劣且工作级别较高［3］。冶金起重机吊运重物过程中，由于起重机的瞬时起动、加减速、制动、瞬时卸载以及小车的起停等工况容易使重载随着起重机吊钩产生一度幅度的摆动，不仅影响起重机定位的准确性、工作效率、安全性，而且易产生动载荷，对其机构有一定的振动和冲击，影响其使用寿命［4］。对于起重设备以及频繁装卸的搬运行业而言，降低吊具摇摆时间，提高工作效率非常重要。另外，在实际操作过程中，不严谨的操作极易产生碰撞甚至出现其它危险情况［5］。因此，一套冶金起重机的防摇摆系统，实现稳定作业、平稳操作成为起重机制造商和研究机构关注的热点问题。一个好的防摇摆系统能起良好的减摇效果，可以提高劳动生产率，杜绝生产过程的安全隐患。

1.2 技术特点

1.防摇功能可以防止起重机在大、小车运行时负载的惯性冲击带来的吊钩摇摆。

2.防摇功能可以实现起升高度全程范围内的防摇。

3.防摇功能独立设置一个检测负载高度的编码器，可以根据负载的高度不同选择不同的防摇摆角度，达到更好的防晃效果。

4.防摇功能可以控制摇摆的角度在正负0.25°。

5.防摇功能在操作室上设置独立的脚踏开关用于是否激活该功能。

6.防摇晃功能可以让操作人员不要手动调整控制摇摆的角度，可以提高整个搬运过程的稳定性、准确性。

2 控制系统的硬件简介

防摇摆控制利用钟摆原理，通过PLC控制器的防摇摆算法，控制发送给变频器的速度命令信号而连续限制摆动［6］。在防晃控制系统中，如图1主要硬件包括西门子400PLC、西门子高速计数模块、高度检测轴编码器、变频器、电机等。变频器与PLC之间通过现场总线讯连接，吊运高度的采集通过安装在卷扬上的轴编码器反馈回来的信号进入高速计数模块，PLC内部通过程序运算给出实际吊运高度。变频器通过通讯过来的吊运高度来计算出相应的摇摆时间实现自动跟车完成防摇摆动作。

图1 防晃系统主要硬件组成

3 总体控制要求及功能

防晃技术的要求是对起重机运行过程中因加减速产生的摇摆现象实现自动调节，使起重机运行更加平稳，更能精准地到达指定位置。在起重机停车过程中，对当前时刻的起升高度进行精准监控，精准计算出防摇时间，自动跟车，提高作业效率，提升起重机的安全性能。具体功能如下：

1.控制操作。在行车操作室对行车进行精准操作，可实现大小车、主副卷同时操作，操作可根据经验一步到位，无需踩刹车或频繁打反车等操作来实现定位。

2.取消和激活防晃功能。85T行车在撞包子作业时需要实现取消防晃功能达到更好的撞包子效果，可以通过操作室内的脚踏开关实现取消和激活防晃功能，使行车达到更高的作业效果。

3.自动校准防晃效果功能。防晃效果的好坏与起升高度的采集密切相关，而起升高度的采集是通过主卷上安装的轴编码器得来的，当使用时间较长时，就会存在累计误差，导致采集的起升高度与实际高度有所差异，从而影响了防晃效果。因此将起升上限作为一个零点效验值，当出现防晃效果不佳时，可通过人为操作将主卷顶到上限动作，来自动效验零点高度，从而达到自动效验防晃效果的功能。

4.采用闭环控制系统。随着各类控制器、PLC、变频器等技术在起重机中的应用，电气防摇控制系统已经相当广泛了。主要实现的原理是，当行车吊运重物加减速运动时，通过采集相应数据，测算出吊钩偏摆角度，再通过控制行车加速或者减速限制摆动。当物体达到设定的速度或停止时，晃动很小或者基本没有晃动，从而抵消偏摆角，达到防晃的目的。电气防摇摆可以采用开环控制系统或者闭环控制系统完成［7］。贵溪冶炼厂85T行车采用的就是闭环控制系统，控制精度高，稳定性好。

4 防晃技术应用中的一般故障及排查

防晃技术在85T行车的应用中存在一些一般性的故障，主要表现出来就是防晃功能丢失、防晃跟车不够、防晃跟车过长等几个方面。要达到一个较好的防晃效果，需要硬件及软件参数的相结合调整。针对85T行车近年来出现的有关防晃的各类故障，总结主要包含了以下几个方面：

1.通讯故障。防晃功能的实现是要通过变频器读取PLC现场采集过来的相关数据进行运算判断跟车时间及速度的，而PLC与变频器之间是通过一根现场总线网络线连接的。如果这个网络线或者网络接口出现问题，将直接影响变频器的防晃功能，会出现防晃功能直接丢失，行车无法作业的情况，贵溪冶炼厂85T行车在运行过程中就出现过几次这种通讯故障。

2.高速计数模块故障。现场轴编码器采集过来的信号是通过西门子高速计数模块进行运算的，因此高速计数模块的好坏将会影响主卷臂长的运算结果，如果出现运算错误将会直接影响防晃效果。该厂85T行车就出现因为高速计数模块问题导致防晃跟车以固定的一个臂长进行控制，所有当臂长发生变化时，防晃效果就会不好。

3.现场检测故障。现场采集检测元件主要就是安装在主卷筒上的轴编码器，当然还包括主卷上限位、行车驾驶室的脚踏开关以及现场电缆等。这些现场采集检测的元件的好坏直接影响防晃功能，85T行车在现场采集检测方面出现的问题有主卷限位开关触点坏、行车驾驶室脚踏开关坏、轴编码器坏、轴编码器联轴器断、现场连接电缆坏等。

4.变频器参数调整。当出现防晃效果不佳的情况时，外部硬件方面检查无问题，可以考虑通过调整变频器的软件参数来达到相应的防晃效果。变频器软件参数方面与防晃相关的参数很多，但主要包括防晃激活状态、防晃激活码、防晃数据通道设置、修正臂长、当前臂长、实际臂长等。当出现防晃问题时，可通过查看这些参数，确定防晃功能的使用情况，特别是实际臂长、当前臂长、修正臂长这三个参数，通过调整修正臂长参数使当前臂长达到一个正确的值，保证了防晃效果。该厂85T行车出现过一次因为更换编码器及变频器导致的防晃效果始终达不到要求，就是通过调整这些参数从而达到较佳的防晃效果的。

5 技术改造

贵溪冶炼厂二系统三台85T行车属于科尼进口设备，其核心技术就是行车的防晃技术，目前存在的问题就是防晃技术的封锁。大车小车变频器内部的防晃技术完成掌握在科尼厂家，一旦变频器出现问题，均无法恢复，必须找科尼原厂家才能算出相应的防晃码以恢复防晃功能，针对这一问题，该厂已通过改进解决了这个瓶颈问题，在不改变其主要核心控制系统的情况下，在1＃车设计改造了一套切换装置，重新增加了一套国产变频器驱动装置。从使用的情况来看，国产变频器完全可以代替现有的科尼变频器，其防晃效果也能达到原变频器的效果，后期将继续将其它几台行车的大车及小车进行相应的替代改造，彻底解决进口行车的技术封锁。

6 结束语

防晃技术在吊车上的应用已经非常广泛，作为冶金吊，吊物安全平稳地运行相当重要。以85T冶金吊为背景，结合实际使用情况，从防晃技术的主要组成、现实意义、控制要求功能、防晃一般故障的排查解决以及防晃的技术改造探索了防晃功能在85T行车的使用实际。特别是技术改造方面，近年来许多国产吊车厂家都在研究开发自己的防晃技术，这对解决国外吊车防晃技术封锁，提升国产吊车的性能方面有着重要的意义。