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摘要：伴随着我国科学技术的发展，工程机械设备的智能化程度获得了巨大提升，这也推动了工程设备智能控制技术的发展，从而实现了可以使用智能的方法解决工程机械设备控制过程中出现的问题，不仅提高工程机械设备的工作适应能力，还使得其工作效率得到较好的提升。本文将会对智能控制技术在抓斗起重机上的应用展开简要分析。
关键词：智能控制技术；抓斗起重机；应用设计
引言：通常情况下，抓斗起重机主要应用在码头卸货装货、港口运货以及工矿企业的生产过程中，而且也是其工作中不可或缺的起重机械设施。由电气驱动系统控制的传统抓斗起重机存在诸多不足，所以实现抓斗起重机控制技术智能化是当前机械研究领域的重点课题之一。
一、简述抓斗起重机中智能控制系统重要组成技术
当前的抓斗起重机智能控制系统是由以下五部分组成：分别是可编程逻辑控制技术、通过改变电动机工作电源频率改变电机转速的变频调速技术、检测传感技术、FCS技术以及人机界面交互技术。
（一）可编程逻辑控制器
可编程逻辑控制器也称为PLC，其不仅具备能够重复编写以及逻辑控制的能力，而且也是工业自动化控制中使用范围最广的控制元器件。PLC主要是由CPU、输出与输入接口、信息记忆设备以及通讯接口等重要零部件组成。
（二）变频调速
变频调速，其基本原理是让电机转速与工作电源输入频率达到正比例关系。而变频控制主要指的是借助变频器调整电源的频率，在调整电机回转速率的基础上，进而能够对恒定功率或是恒定转矩的调速进行控制，其主要目的是为了适应不同的负载需求。因为变频控制技术自身具备效率相对较高、控制调速范围广、控制准确度高、起制动平稳以及所需电能少等优势，是当下起重机控制方案中最优的一项。
当下抓斗起重机智能控制系统中所用的变频器普遍具备输出高、性能优、运速平稳、安全性高等特点，能够实现对高性能电流矢量的控制以及高精度转矩的控制。对于抓斗起重机的升降系统以及开闭系统而言，它是由不同的电动机进行驱动的正常工作，通过专门的PLC控制系统对升降和开闭变频器实现对各自的控制，进而能够对升降电动机和开闭变频器的调速进行控制，从而能够实现上升和下降功能。
（三）传感检测
目前最常用的传感检测部件是旋转编码器，这是因为其自身具备高精确度、高响应度、检测量程较大，维护方便等特点[1]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照工作原理以及部件结构主要分为盘式编码器以及光电式编码器等，而其中的光电式编码器应用范围较为广泛。
（四）现场总线控制技术（FCS）
现阶段主要应用的现场总线一般有过程现场总线、控制器局域网络总线、控制与通信链路系统总线等形式，而起重行业通常使用的是现场过程总线控制技术。在抓斗起重机的智能控制系统中，现场过程总线控制技术应用在变频器和以及可编程逻辑控制器之间。
（五）人机交互技术（HMI）
人机界面技术主要是借助显示设备的显示功能，以及使用输入单位写入相关的指令参数，进而能够实现机器控制系统和相关人员信息数据的交互。
二、抓斗起重机上在实际应用中存在的问题
现下在抓斗起重机的实际应用中存在的问题主要有以下几点：（1）抓斗抓起物体之后，在抓斗起升的瞬间开闭电动机存在受力不均匀的问题，如果开闭电动机处于单独受力的情况下，很容易因为载重量过大而产生电机受损以及钢丝绳开裂，而且还需要起重机司机频繁点动才能支持电动机的使用；（2）在起重机抓斗上升、下降的过程中，存在很难控制报警极限的位置、传感与开关的距离较近、使用寿命较短的问题；（3）为了配合抓斗工作，起重机司机需要时常点动操作设备，这在一定程度上会造成电器元件以及电动机要经常处在高电流的工作环境，从而大大降低了元件的使用时间；（4）因为抓斗起重机要处在不同的工作环境，如果环境条件较差很容易使得转子回路串接的铜电阻，由于灰尘以及设备大幅度振动等原因出现损坏断裂的问题。
三、智能控制技术在抓斗起重机中的应用及设计
可编程逻辑控制器在控制程序中输入相应的控制数据，让支持机构以及开闭机构产生脉冲值，从而配合抓斗起重机在各种工况下开展相应的工作，并且也对起重机抓斗的工作效率起决定性用。运用可编程逻辑控制器的梯形图语言进行编程能够实现对于职能控制系统的设计，使用可编程逻辑控制器进行控制，能够提高工作的可靠性，提升扫描速度。在此系统下起重机抓斗的操作方法是进行单手柄联动台操作，主要分为手动与自动这两种方式，（1）手动方式通常应用在复位调整工作以及检修工作中，支持电机和开闭电机只能进行独自慢档操作；（2）在自动方式的正常运行中，需要支持和开闭电机与可编程逻辑控制系统的同时配合下开展工作。对于系统设定而言，该系统通过手动控制学习以及记录开闭机构，从开止到闭止时的计数脉冲值实现对支持和开闭的联动控制；需要注意的是在系统的首次使用时，如果抓斗起重机的停用时间在一周以上，就需要对其进行复位调整处理，如果在起重机运行中发生了抓斗工作失灵的问题，同样需要对其进行复位调整处理。复位操作的操作步骤而言，仅仅需要将抓斗提升到任意一个基准位置，再按一下复位按钮即可完成操作[2]。
抓斗起重机进行抓取货物时的主要工作原理是，起重机的支持电机处于停止状态，而开闭电机应处于上升状态，这时两个编码器的输入脉冲值就会发生不同，如果脉冲的差异数值高于开闭爪斗身长时，那么就会开始自动功能启动支持电机，使其在尽可能短的时间内达到开闭电机的速度，从而实现同步控制。抓斗起重机“沉抓”程序设计，则是当系统处在沉抓的位置时，起重机的抓斗能够自动闭合，并且在其闭合的过程中能够实现自动沉降，一旦抓斗抓满物体就会在瞬间实现四绳自动受力的同时增加，支持电机和开闭电机也能达到均衡驱动的效果，而且这一过程不需要进行点动或是打反档的操作。值得注意的是在抓斗闭斗的过程中，需要下降支持机构，采用电动操作，从而实现沉抓，沉抓控制的设计还应该做到在工序完成后，既能实现自动起升也能实现手动起升[3]。
结束语：总的来讲，智能控制技术在抓斗起重机上的应用，能够有效提高其工作质量。伴随着科学技术的不断发展，智能控制技术会在抓斗起重机的研究领域得到更广泛的运用，从而更好的提高抓斗起重机的智能化水平、有关工作的服务质量以及自身的工作效率，进而使其在实际应用中的实用性能进一步发挥。
参考文献：
[1]徐伟锋.智能控制技术在抓斗起重机上的应用[J].起重运输机械,2014.32(03):43-45.
[2]胡冬星.抓斗起重机控制系统研究[J].中国科技信息,2005.21(20):67.
[3]马腾炜,周江伟.基于PLC和变频器的抓斗控制系统设计[J].自动化技术与应用,2015.34(10):60-63.
[4]赵鹏,王振,叶巧红.PLC与绝对值编码器在起重机抓斗控制系统中的应用[J].冶金动力,2017(04):63-66.
论文作者:蔡红
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/30
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