□ 程宇瓊 (南京農業(yè)大學，江蘇南京 210095)

引言

起重機械在工業(yè)、建筑業(yè)和港口運輸等方面有著不可替代的作用。例如，車間起吊重物用的橋式起重機，港口運輸使用的門式起重機，城市建筑工地上的塔式起重機以及設備安裝、維修使用的汽車起重機等滲透在各行各業(yè)。近年來，隨著我國城市建設的快速發(fā)展和工業(yè)化進程的加快，設備的吊裝、貨物的搬運、基礎設施建設等領域的發(fā)展，對起重機械的依賴程度越來越高，起重機不再局限于以往的技術，而是向自動化方向發(fā)展。自動化技術能控制起重機械在安全的前提下高效地工作，對起重機械的運作具有極其關鍵的作用。目前，我國的起重機械設備正在向自動化方向發(fā)展，隨著其自動化水平的提高，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

自動化與智能化技術運用于起重機械，是現(xiàn)代起重機械的一大發(fā)展趨勢。將起重機械的機械運作與先進的電子技術相結合，把計算機技術、電氣電力技術、微電子技術、液壓傳動技術等應用于起重機的控制系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)，以實現(xiàn)智能化、自動化。在此基礎上，隨著技術的發(fā)展，起重機的性能也得到了不斷完善。例如，調壓變頻調速技術的廣泛應用，使得起重機的柔性得到進一步提高;以微處理機為核心的高性能電氣傳動技術應用于起重機械，使得起重機的調速和靜動特性得到了進一步改善;起重機運行的自動監(jiān)測系統(tǒng)和自鎖保護的研發(fā)成功，實現(xiàn)了特殊場合下對起重機的遠距離操控，進一步適應了自動化生產的需要，保證了危險環(huán)境下操作人員的安全。

1 自動化技術在起重機械的應用

1.1 PLC 控制技術

PLC系統(tǒng)是起重機常用的控制系統(tǒng)之一，是起重機實現(xiàn)自動化控制的重要組成部分。PLC的原理是借助一種可編程存儲器，通過內部邏輯運算，達到對起重機的智能化控制。并在PLC軟件編程的基礎上，實現(xiàn)了通訊、PID控制等功能。

PLC系統(tǒng)可實時查詢運行數據和監(jiān)控起重機的現(xiàn)場運行狀況，可以通過控制室的人機交互界面啟停電機、設定運行頻率等，改善傳統(tǒng)起重機的調速系統(tǒng)，提高其安全性和可控性。PLC的種類很多，根據控制規(guī)?？煞譃樾⌒蚉LC控制、中型PLC控制和小型PLC控制，而控制規(guī)模是根據配置的I/O點數劃分的。同時，相應的PLC功能在一定程度上由I/O點數決定。據此，大型的港機通常采用大型PLC，而小型PLC主要適用于普通的起重機。

1.2 電氣傳動技術

電氣傳動的改進在很大程度上推動了起重機械自動化的更新和發(fā)展。在起重機械傳動方面，因起重機類型與結構存在差異，所以起重機的驅動要求也不同。目前，起重機械的傳動控制類型主要分為定子調壓調速和變頻調速等方式。定子調壓調速的電控系統(tǒng)操作頻繁，通斷次數高，運輸物品的質量變化易導致機械受重變化大、沖擊頻繁。從綜合性能的角度評價分析，以變頻控速方式最佳。目前在冶金行業(yè)比較傾向于使用定子調壓控速式的起重機，而變頻控速在高端起重機械上應用最為普遍。在車間里的橋式起重機的大車運行機構一般是四角驅動，通過電氣傳動技術調試四角的電機同時轉動才能保證起重機不會啃軌，否則各個角的電機轉動會不一致而導致啃軌，影響車輪和軌道的使用壽命。針對各個領域對起重機械的自動化程度要求不斷提高的現(xiàn)狀，我國起重機的研發(fā)與制造已將起重機自動化技術的探索與研發(fā)作為一大工作重點。

1.3 起重量傳感技術

在起重機械上都安裝有一個起重量限制器，不同的起重機安裝的位置不同，它用于測量起吊重物的質量，當起吊重物的質量超出起重機的額定起重量時，傳感器自動報警，以防發(fā)生事故。例如，某鑄造起重機的額定載荷是125 t，當起吊的零件超出125 t時，起重量限制器會發(fā)出信號并報警，起重機停止工作。如果沒有這種自動化系統(tǒng)的保護，一旦超載，很可能會發(fā)生非常嚴重的事故。

1.4 防起吊物自由墜落技術

起重機械在出現(xiàn)意外故障時，會出現(xiàn)起吊的重物自由墜落事故的發(fā)生。為防止發(fā)生此類事故，在起重機的起升機構卷筒上會安裝一個編碼器，用以檢測卷筒的轉速，當出現(xiàn)異常時，編碼器會發(fā)出信號，然后制動器工作，將卷筒抱死，防止重物自由下落引發(fā)事故。在非工作狀態(tài)下制動器是常閉的，只有在通電的情況下制動器才會打開，這樣能有效地預防事故的發(fā)生。

1.5 無線遙控技術

無線遙控技術主要分為無線電遙控和紅外遙控，其中紅外遙控技術主要應用于距離較近、接收器與發(fā)射器之間可試性較好的場所，而無限電遙控技術因其具有緊急停止功能，成為起重機遙控的主要形式。

緊急停止功能分為主動急停和被動急停。主動急停是指死機后通過發(fā)射器發(fā)出急停指令，切斷總電源，起重機停止工作。被動急停是指接收機在一定時間內檢測不到正常信號或接收機出現(xiàn)故障時，能切斷通道電源，停止工作。為了防止誤動作，主動急停開關是不能自動復位的。

1.6 其他控制技術

對于一些特殊的領域，例如鑄造起重機的起升機構，它是通過雙機構來運轉的，而且雙結構還通過聯(lián)軸器在低速軸連接，在其中一套機構突然發(fā)生軸斷裂等意外無法正常運轉的情況下，通過電氣控制另一套機構運作完成一個動作循環(huán)，比如正在吊起的是一包鋼水，通過雙機構電氣控制可以避免大的事故的發(fā)生。

2 起重機自動化的未來發(fā)展預測

起重機行業(yè)從整體上看存在著明顯的周期性，自動化在起重機中的發(fā)展也不可避免地與起重機的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)某種相關性。盡管我國起重機行業(yè)由于其自身的周期性和受國際市場的影響，發(fā)展態(tài)勢并不明朗，但我國早在2008年就針對起重機安全監(jiān)管發(fā)布了相關規(guī)定，指出智能、安全、自動化的重要性。同時取消了進口自動化起重機的免稅政策，以刺激國內起重機自動化的發(fā)展。長遠來看，起重機自動化將成為起重機發(fā)展的一大趨勢。

近年來，起重機設備的制造以年平均35%的速度增長，自動化起重機的增長率也有所提高。雖然我國的自動化技術在總體水平上還不高，技術手段還不成熟，但是，應用自動化產品的優(yōu)勢和安全性，顯然已得到了起重機械用戶以及制造商的認可。此外，起重機械行業(yè)的快速發(fā)展，無論從規(guī)模、增長速度上，都可以明顯看到起重機市場未來的發(fā)展前景，其中不斷發(fā)展的自動化技術已成為起重機行業(yè)不斷發(fā)展、完善的重要基礎。隨著起重機制造水平的提高，起重機自動化無疑會成為不斷改進起重機技術水平的重要組成部分，自動化技術的應用將使得起重機市場具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在起重機械的發(fā)展策略上，可以優(yōu)先考慮以下3個方面:

(1)延伸產品鏈。在廣泛調研的基礎上，根據我國市場的特點，研發(fā)更加靈活、高效、可操作的自動化產品，使之更加適應我國的市場需求。

(2)結合起重機的市場情況，對制造成本進行合理掌控，以適應更廣泛的用戶群體。同時也要注意不可盲目控制成本，而降低自動化在起重機的應用。

(3)加大對國內應用技術人員培訓的力度，全方位做好起重機械及自動化產品的售后服務。

3 結語

起重機械涉及到工業(yè)、建筑業(yè)和港口運輸等眾多的領域，將自動化技術應用于起重機械，可以在安全和可靠的前提下，大大提高相關行業(yè)的生產效率，降低成本，增加經濟效益。但是，目前我國起重機械設備的自動化水平還不高，技術人員對自動化的認識尚不夠明確，與發(fā)達國家相比還有較大的差距。這就需要我們更加堅定不移地推動自動化技術的應用，以促進起重機械向自動化、智能化方向發(fā)展。

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