智能起重机的操控体系与要害技能

  跟着工厂主动化环境的进步，其间的桥式起重机操控办法亦在由人工操控向主动化、智能操控、长途办理方向展开。为习惯新的市场需求，研制合适起重职业智能化展开的技能和产品，经过对国内外智能起重机的智能化技能展开状况和市场需求的调研，结合主动化出产、信息化车间的办理与调度、智能制作加工工艺，对起重机的主动化、信息化、智能化的等要害技能的展开进行研讨。凭借主动化技能、信息技能、智能操控技能、互联网技能等东西，起重机械的运用、办理可从单一的人工操作、查看向主动化操作、在线监控、长途保护与技能支撑改变，从而构成一整套的桥式起重机智能操控渠道，进步桥式起重机械产品的功用与竞争力。

  1 智能起重机的特色与功用解析智能起重机可依据工艺设置主动完结起重机移动、转移等动作，具有可编程、毛病诊断、人机界面、主动操控、长途办理等功用，具有感知、规划、履行、协作、学习、数据与信息办理等与人相似的智能功用，其研讨领域应包含智能操控、智能监测、智能办理以及运用大数据进行智能规划等方面，所触及学科有机械、电气、主动操控与检测、信息与核算机、智能操控、网络通讯等。

  起重机最基本转移作业由操作员依据出产要求，前往取物地址，降下吊钩将物品吊取后进步，抵达必定高度后依照必定的途径将物品转移至下一流程地址，然后卸载。在整个流程中，操作人员要接纳不同的出产使命指令，判别取物地址，依据状况挑选可履行的指令，履行转移作业将物品送至指定地址，直至完结整个转移进程。在作业的进程中，操作人员要使物品在转移进程中姿势平稳、精确到位，还需留意起重机运转中是否有报警、毛病，并依据其等级做出不同的反响。起重机的保护需求依据其规划要求做保护保养，监控体系的人机界面为运用者供给直观的信息描绘，其程序软件具有必定调整、晋级的才能，为用户供给长途训练与在线辅导，进步服务的实时性与作业功率。

  智能化的起重转移设备要独立完结以下作业，要从操控中心取得使命信息（通讯技能），移动至相应区域取物并转移至指定方位（吊钩防摇技能、吊钩三维定位技能、物料辨认技能、主动程序操控），实时在线监控设备运转状况并做出呼应（安全监控办理技能），数据上传至数据中心以及在线保护（长途监控与服务中心）等。因而，整套设备应具有主动物料信息扫描、主动挑选取料地址和方针地址、途径规划、主动转移物料、定位设备、吊钩防摇晃功用、主动记载作业量并完结报表查询、显现存储毛病报警、与操控中心进行信息交流等功用。装备长途在线功用，依据数据汇总供给毛病诊断成果和保护辅导定见，且能完结异地在线监控和程序修改，上传的数据可供研制部门作为优化规划的参阅。

  智能起重机的运用可替代人的体力劳动，替代或部分替代人的脑力劳动，构成人、机、物的交互与深度交融，完结感知、决议计划、履行的全进程，并对状况进行实时监控与进程回忆，为起重机规划供给数据支撑，完结成体系的操控、办理。

  2 智能起重机操控体系的架构智能起重机操控体系整体可分为设备级、工厂级、长途办理级等三级架构，图1 为智能起重机操控体系的架构示意图。

  设备级体系即单台智能转移起重机的操控体系，为单台智能化起重机单机设备的运转监控办理渠道，担任办理部属设备的全主动运转，履行操控中心下达的各项指令，并把相关的监控办理数据传送到工厂级渠道。设备级渠道由单机操控体系、定位与防摇设备、主动化操控与物料信息扫描体系组成。单机操控体系由PLC、人机界面、变频器和各种检测元器件等构成。PLC 经过与外部进行数据交流，依据程序操控，驱动起重机各组织运转，完结全主动运转与设备监控。人机界面供给现场级的状况信息显现与参数设定功用，显现起重机的供电、毛病、载荷、吊钩方位、操控办法、检测元件状况、各组织运转状况等首要信息。主动化操控与物料信息扫描体系经过总线通讯的办法与中控体系完结数据交流独自运转的体系，完结对一台起重机的监控办理。起重机定位与防摇设备依据操控算法将大车、小车、吊钩的方位、速度以及吊钩摆角操控在差错范围内。主动监控与物料信息扫描体系首要作用是依据物料散布状况和工艺要求在车间内进行使命调度，具体担任主动辨认物料散布状况，向监控体系和起重机操控体系收发信息，依据工艺要求发布主动运转指令。

  工厂级体系将厂区内各设备级体系与工厂级服务器组成网络，由工厂级服务器实时监控、搜集一切设备运转状况，可记载、打印、传输相关运转记载，依据出产要求对运转设备进行主动运转出产调度，供给日常保护与技能辅导。工厂级渠道一般坐落整个厂区的主控室内，由一台功用安稳、具有高速处理才能的核算机作为其首要设备，还顺便各类通讯设备，如光纤、总线、无线网络等通讯办法。在核算机内布置监控软件、数据库软件、主动化出产办理软件，整套软件担任信号搜集、毛病自检、数据存储与办理、主动运转操控、信息传输等为完结安全运转及长途监控的各项功用。设备级渠道与工厂级渠道之间经过厂级局域网进行互联互通，一切的搜集信息经由工厂级渠道实时读取并汇总办理。在工厂级的操控渠道上可长途操控起重机的起动、中止，挑选主动操控办法，履行的使命品种，各类使命按优先级凹凸顺次履行，同优先级使命按时刻先后顺次履行。

  长途办理体系经过VPN 网络对各工厂设备群进行长途会集监控办理，可实时把握各工厂级所属设备的运转状况，对一切设备运转数据进行保存，并在办理中心构成设备数据中心，依据设备运用状况评价首要部件的生命周期内，向用户供给运用保护主张，并运用大数据剖析体系帮忙优化起重机规划。

  3 要害技能3.1 安全监控及长途服务技能智能起重机械对安全、功率、能耗、本钱的要求更高，经过运用安全监控及长途服务技能可进行实时毛病监控，并能展开长途毛病诊断，进步起重机职业的安全保证、服务水平和快速呼应才能，进步设备保护和办理才能。起重机械安全监控供给完善的监控，可长时刻直接或直接的丈量起重机械运转参数，一起记载履行指令和起重机载重状况，依据这些长时刻的、实践投入运用的设备的具体参数，起重机的规划者、研讨人员可获取同批次相似类型起重机很多完好牢靠的数据，结合现场工况进行大数据剖析，可为优化起重机械规划供给支撑。安全监控及长途服务技能的开发与运用可进步整个起重机体系的办理才能，从而进步起重机械的智能化水平，带动起重机械职业本身的展开。

  安全监控与长途服务技能由安全监控体系、VPN网络体系、数据渠道及剖析体系等部分组成。数据渠道选用面向服务构架的理念，体系应具有牢靠性、可扩展性与可办理性的特色，能对起重机械的电气操控体系进行长途衔接、数据搜集和数据存储。数据渠道服务器的架构规划应遵从安全安稳、有用牢靠、技能先进、可扩充性、易用性及可保护性的准则，并归纳考虑实践状况、特殊要求，构成一套体系的、完好的、全面的、合理的解决计划。安全监控体系完结对起重机械进行状况和毛病信息进行数据搜集、数据处理和数据上传。数据渠道与安全监控体系选用工业级VPN，树立数据渠道与每台起重机的数据衔接，并完结了长途保护和晋级。

  3.2 货品信息辨认、校验、反应技能智能制作、智能物流中广泛运用了货品辨认技能，该技能包含物品信息数据的编码、搜集、标识、办理、传输、读取，对不同办法的货品、包装选用不同类型的信息辨认办法是智能起重机完结主动转移中的要害一环。起重机转移的物品及类型首要包含：卷（钢卷、纸卷、薄膜卷等）、箱（集装箱、料箱、转运箱等；块—钢板、钢胚、盾构构件等）、捆（钢管、螺纹钢、轨迹、型钢等）、盘（电缆、盘条等）、件（斗、包等）、根（轨迹、工字钢、H 型钢、梁等）、散状物料等。

  常用的辨认办法包含条码、REID 射频标签和图画、图形格局信息辨认技能。各种包装办法物品的随身信息存储办法、内容、辨认办法等现状和需求，开始确认各类包装办法的信息存储、辨认的技能计划。包含条码辨认、RFID 射频辨认、语音辨认、光字符辨认、磁辨认等特定格局信息辨认技能和图画、图形辨认、生物特征辨认等图画、图形格局信息辨认技能。

  3.3 吊具防摇技能主动化出产中对桥式起重机吊钩的方位精确操控要求较高，但起重机运转进程中遭到平移组织加减速等要素影响，吊钩或许产生较大起伏摇晃，这种摇晃使对负载的装卸难以定位，且存在出产安全隐患。因而，针对桥式起重机防摇晃的研讨，对进步出产功率，进步起重机运转的主动化、智能化水平有着深远的含义。

  国外桥式起重机的防摇在工程运用上首要以带摆角反应设备的变频防摇技能，以摆角操控算法为中心的变频调速防摇技能，以及依托速度操控算法的变频防摇技能三种为主，依托专用变频防摇卡完结调速防摇功用。为了满意起重机防摇的需求，世界闻名起重设备供货商现已开宣布具有防摇功用的变频驱动桥式起重机，部分变频器供货商也开宣布依据自有品牌的专用防摇卡件，这些产品的运用极大进步了桥式起重机在运转方面的主动化程度。

  现在，国内业界同仁在桥式起重机防摇算法方面进行了很多作业，但相关国产设备在这一运用领域上还存在较大上升空间，亟待运用快捷、通用性杰出的变频防摇设备，进一步进步国产设备的主动化程度。

  3.4 主动操控、办理软件开发针对散料、箱、捆、卷等不同物品的堆积办法和存储要求，开发与工况要求相合适的监控办理体系MES，包含接口子体系、货位库存办理子体系、物品辨认子体系、调度与起重机运转子体系、空间定位子体系等。起重机的全主动操控体系可从操控室操控起重机的起动、中止，挑选主动操控的办法，履行的使命品种。

  全主动操控工艺规划包含了泊车、以及多种优先级的转移使命。使命按优先级凹凸顺次履行，同优先级使命按时刻先后顺次履行。例如针对散料堆场的工况，体系需求进行矩阵式分块，找出堆场的取料点和堆积点，挑选堆取点需求获取料位的采样数据，以采样点的高程、平面方位以及相互间间隔作为挑选依据。在挑选全主动作业办法后，全主动操控体系依据优先级履行分配的出产使命。在起重机未履行出产使命时，操控软件按各使命的优先级凹凸次序查询该使命是否需求履行，同优先级使命按时刻先入先出。当所需物料能够用于出产时，生成相应的取物转移地址，并发动该使命；若无可用物料时，主动越过当前使命，转入下一个等候履行的使命进行查询。全主动操控体系为全主动运转调度中心，由高功用核算机和其他附加设备构成，和谐分配起重机进行泊车、转移等使命。厂内DCS 体系担任供给使命信号，确认起重机运转办法。

  信息办理软件担任货品库存搜集、出产数据存储与办理、起重机使命调度、毛病自检、信息传输等为完结主动化库存办理与主动运转的各项数据支撑功用。设备与操控体系之间经过厂级局域网进行互联互通，一切搜集信息经由信息办理软件实时读取并汇总办理。

  3.5 三维空间定位技能起重机三维定位技能触及被吊物品的外形监测、空位勘探、实践寄存方位的一维、二维、三维认址、定位办法，以及起重机取物设备（吊钩、货叉、吸盘、抓具、抓斗等）一维、二维、三维认址、定位办法。因而，起重机泊车定位即取物设备的认址、定位办法和被吊物品寄存的定位办法针对不同物品、不同取物设备、不同定位精度要求，应进行相应的传感器与技能计划研讨。现在定位常用的传感器有：限位开关、挨近开关、编码器、条码定位器和齿轮齿条定位等。

  1）限位开关 这儿的限位开关指常用的机械触摸式限位开关，如直柄式限位开关、十字限位开关、凸轮式限位开关等等，这类限位开关的定位精度较低，在复位时还带有回程，一般运用于定位要求不高的场合。

  2）挨近开关 不依托机械触摸的办法使开关宣布信号，常见的有电容式、电感式、光电式、霍尔式等，可运用于定位精度不高的场合，在杂乱电磁环境中或许会遭到搅扰。

  3）编码器 经过设备在运转组织轮轴上取得其速度、方位信息，可与变频器衔接作为速度、方位反应元件，但设备于车轮轴上时会因产生打滑而产生定位误差，可经过运用定点校准的办法消除误差。

  4）条码定位器 经过扫描运转路线上的一维条形码取得精确的方位信息，定位精度可达±1 mm，可支撑多品种型的传输、通讯办法。

  5）齿轮齿条定位 设置一根齿条于轨迹梁上，起重机上装有一个与齿条相啮合的带有编码器的齿轮，跟着齿轮滚动编码器宣布定位信息，用于平移组织定位，但应考虑防止因轰动等要素导致齿轮与齿条脱节。

  3.6 智能化吊具的研制针对散料、箱、捆、卷等不同物品，需求研讨各类取物设备的出产状况、运用状况，研制合适智能起重机运用的主动取物设备，确认各类物品的主动取物技能计划。包含吊钩、C 形钩、电磁吸盘、真空吸盘、货叉、夹钳、夹具、挂梁、箱式吊具、罐、抓斗、抓具等。针对不同的吊具还能够开发相应的智能办理体系，在线监测抓具的电气、液压、温度、负载、油位、方位、姿势等多种运转状况信息，经过无线传输、总线通讯等办法进行现场在线监控，并可就地保存至数据库。当具有长途衔接的条件时，能够经过互联网传送至出产商的服务中心，供给进一步的服务支撑。

  4 定论智能起重机作为智能化工程机械中的一种，现在尚处于探究阶段，但对智能起重机体系进行研讨与探究仍具有重要的理论价值和实践含义。本文经过对智能起重机特色和功用的剖析，给出了一种智能起重机操控体系的架构办法以及需求研讨打破的要害技能，为进一步开发智能操控体系进行了必要的探究。在往后还需结合实践工程运用，考虑各类要素的影响，进行更深化的研讨。