第一節(jié) 產(chǎn)品定義及發(fā)展歷程
1、定義
起重機(jī)電氣系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)、防碰系統(tǒng)、無(wú)線及有線控制系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等。
2、發(fā)展歷程
上世紀(jì)三,四十年代繼電器接觸器控制系統(tǒng),該系統(tǒng)一直使用了近百年,即使到今天還在使用。上世紀(jì)五,六十年代電子邏輯電路適當(dāng)?shù)厝〈^一些繼電接觸器控制線路,但使用得不廣泛,電子邏輯電路適當(dāng)?shù)厝〈^一些繼電接觸器控制線路,但使用得不廣泛.。
上世紀(jì)六十年代末開始,電氣控制技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)以PLC為主的時(shí)代;為主的時(shí)代;上世紀(jì)七,八十年代,PLC在中低端的電氣控制場(chǎng)合占據(jù)霸主地位;各種其他智能電器,如變頻器,可編程調(diào)節(jié)器等和PLC相互配合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控,DCS,FCS , 機(jī)器人技術(shù);CAD/CAM等蓬勃發(fā)展。
上世紀(jì)九十年代后期PLC逐步占據(jù)了過程控制領(lǐng)域的許多市場(chǎng).,上世紀(jì)九十年代以來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)開始進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段,不論是對(duì)電氣控制技術(shù),還是過程控制技術(shù)來(lái)說(shuō)都是一次革命性的變革。
第二節(jié) 產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域分析
汽車起重機(jī)在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中的使用越來(lái)越廣泛,發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。其主要功能和特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)重物空間位置的變化、轉(zhuǎn)換場(chǎng)地靈活快捷,因而,汽車起重機(jī)通常將具有回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮、起升功能的起重裝置安裝在能高速行駛的汽車底盤或越野底盤上,從而實(shí)現(xiàn)重物(物料)的起吊、安裝和裝卸功能。
為了實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮、起升,我國(guó)中小噸位汽車起重機(jī)的電氣控制普遍采用機(jī)械控制,電氣系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)照明、報(bào)警等功能,其特點(diǎn)是成本低、操作簡(jiǎn)單。
近年來(lái),在工業(yè)控制領(lǐng)域中,PLC以其可靠性高、適應(yīng)性好、接口功能強(qiáng)、體積小、組態(tài)靈活等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。全數(shù)字調(diào)速裝置隨著大功率電子元器件的發(fā)展,控制板的模塊化設(shè)計(jì),具有了極強(qiáng)的通訊能力.完善的工藝控制,靈活定義的端口技術(shù)。PROFIBUS—DP總線技術(shù)的口益成熟,將全數(shù)字調(diào)速裝置與PLC有機(jī)的結(jié)合起來(lái),使得鑄造起重機(jī)的精確控制和準(zhǔn)確定位成為可能。略……
第三節(jié) 行業(yè)總體概述
一、2003-2010年行業(yè)企業(yè)數(shù)量發(fā)展?fàn)顩r
2003-2010年1-5月起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)企業(yè)數(shù)量發(fā)展?fàn)顩r
單位:個(gè)
二、2003-2010年行業(yè)從業(yè)人員發(fā)展?fàn)顩r
2003-2010年1-5月起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)從業(yè)人員發(fā)展?fàn)顩r
單位:人
三、2003-2010年行業(yè)固定資產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r
2003-2010年1-5月起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)固定資產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r
單位:千元
四、2003-2010年行業(yè)銷售收入發(fā)展?fàn)顩r
2003-2010年1-5月起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)銷售收入發(fā)展?fàn)顩r
單位:千元
五、2003-2010年行業(yè)利潤(rùn)總額發(fā)展?fàn)顩r
2003-2010年1-5月起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)利潤(rùn)總額發(fā)展?fàn)顩r
單位:千元
第四節(jié) 產(chǎn)品所屬行業(yè)總體評(píng)價(jià)
一、行業(yè)所處生命周期及成長(zhǎng)性分析
起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)生命周期判斷
起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)所處成長(zhǎng)性分析
二、行業(yè)活力系數(shù)評(píng)價(jià)
行業(yè)活力系數(shù)分析
單位:%
三、行業(yè)總結(jié)(CMRN)
旺盛的市場(chǎng)需求、原材料供應(yīng)能力的提高以及技術(shù)的進(jìn)步猶如“三駕馬車”,拉動(dòng)我國(guó)起重運(yùn)輸設(shè)備產(chǎn)業(yè)駛?cè)肟燔嚨?。近幾年我?guó)起重運(yùn)輸設(shè)備行業(yè)增速明顯。
中國(guó)是起重運(yùn)輸設(shè)備生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)。起重運(yùn)輸設(shè)備無(wú)論是從需求,消費(fèi)方面,產(chǎn)品都體現(xiàn)出極大的潛力,我國(guó)起重運(yùn)輸設(shè)備需求巨大,應(yīng)用分布較多,因此從需求及消費(fèi)角度考慮,產(chǎn)品仍然具有相當(dāng)大的開發(fā)前景。略……
第五節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)目前的起重機(jī)械在關(guān)鍵性的核心技術(shù)方面還不能滿足這種大噸位高速比的要求,只能從國(guó)外進(jìn)口。要研制這種大噸位高速比新型起重機(jī)械,就需解決以上三方面的關(guān)鍵技術(shù)問題。一旦研制成功并推廣應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,不但大大提高我國(guó)起重機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)水平,實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)效益,而且為變頻技術(shù)在起重機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用打開一個(gè)新的局面,真正實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,擺脫大噸位高速比起重機(jī)械長(zhǎng)期依賴從國(guó)外進(jìn)口的被動(dòng)局面。
要實(shí)現(xiàn)高速比,必須研制新型變頻電機(jī),采取措施解決低頻脈動(dòng)及給定干擾問題;通過MPI網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決大噸位問題。
為實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)起重機(jī)并車抬吊功能,開發(fā)了一套雙吊點(diǎn)隨動(dòng)跟蹤系統(tǒng),即在兩臺(tái)起重機(jī)的起升卷筒上分別安裝了高度檢測(cè)絕對(duì)值編碼器AVM58,通過其SSI口將檢測(cè)的高度信號(hào)傳至PLC位置檢測(cè)模塊SM338。抬吊時(shí),保持主車起升速度不變,它車速度根據(jù)兩吊點(diǎn)位置差,超過給定的偏差范圍作相應(yīng)的調(diào)整,以便兩吊點(diǎn)的高度差始終控制在一定范圍內(nèi)。為提高其控制精度,起升系統(tǒng)高速軸上安裝了增量型編碼器,由此組成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),其速度靜態(tài)精度可達(dá)0.02%。
其研制成果已成功應(yīng)用于緬甸耶涯250t門式起重機(jī)電氣系統(tǒng)中,收到了良好的效果。該項(xiàng)目已立項(xiàng)為2008年浙江省重大科技專項(xiàng)。它的研制成功,將為提高我國(guó)自主創(chuàng)新能力,加快起重機(jī)械電氣技術(shù)的發(fā)展。
第六節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)或流程
鑄造起重機(jī)電氣系統(tǒng)介紹,起重機(jī)的電氣控制系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng),已經(jīng)應(yīng)用在寶鍘、武鋼、鞍鋼等多臺(tái)起重機(jī)設(shè)備上。應(yīng)用結(jié)果表明該設(shè)計(jì)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單,創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益,值得推廣應(yīng)用。
起重機(jī)的電氣系統(tǒng)應(yīng)用PROFIBUS—DP總線技術(shù),采用“上位控制計(jì)算機(jī)+PLC+基礎(chǔ)傳動(dòng)”組成的三級(jí)系統(tǒng)。上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為綜合監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控整車的運(yùn)行和故障狀態(tài);PLC實(shí)現(xiàn)整車運(yùn)行的時(shí)序邏輯控制;定子調(diào)壓與變頻驅(qū)動(dòng)各機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)可控運(yùn)行。三級(jí)之間數(shù)據(jù)交換通過PROFIBUS—DP總線通訊實(shí)現(xiàn),同級(jí)多臺(tái)變頻器之問采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。
起升機(jī)構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng),其中主起升機(jī)構(gòu)和副起升機(jī)構(gòu)各用一套定子調(diào)壓裝置。
運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng),大車機(jī)構(gòu)用兩套變頻調(diào)速裝置,緊急情況(當(dāng)一套機(jī)構(gòu)有故障)時(shí),可由另一套變頻器控制電動(dòng)機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)。小車機(jī)構(gòu)用一套變頻調(diào)速裝置。
綜合控制采用的可編程序控制器,一套S7—300系列PLC,一套遠(yuǎn)程I/O—ET200M。。
綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用PC670型觸摸屏幕式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
操作方式可由傳統(tǒng)的司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)操作,也可遙控操作。遙控采用HBC的基于DECT技術(shù)的工業(yè)無(wú)線遙控裝置。
1、PROFIBUS—DP總線
PROFIBUSDP總線是最成功的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線之一,廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制場(chǎng)所,所有自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)設(shè)備如:PC機(jī)、PLC、驅(qū)動(dòng)裝置、傳感器、編碼器等均可通過一條統(tǒng)一的總線彼此交換數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊。
PROFIBUS—DP總線具有快速、實(shí)時(shí)高效的通訊功能,抗干擾性能強(qiáng),具有最小的反應(yīng)時(shí)問,適合于自動(dòng)化系統(tǒng)和分布式I/O站及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之問通訊。系統(tǒng)中應(yīng)用Profibus總線在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PLC、遠(yuǎn)程I/O從站、定子調(diào)裝囂、變頻器等之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
2、綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
起重機(jī)最上層為綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng),它由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、彩色顯示器組成。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用PC670型觸摸屏幕式工業(yè)控制計(jì)算機(jī),內(nèi)裝基于中文Windows操作平臺(tái)的起重機(jī)監(jiān)控軟件。
綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過PLC將榆測(cè)信息采集回來(lái),以PROFIBUS—DP方式傳輸給工業(yè)控制計(jì)算機(jī),完成運(yùn)行狀態(tài)的圖形顯示、故障顯示、報(bào)警、記錄、報(bào)表管理等。
該系統(tǒng)具有綜合故障監(jiān)測(cè),故障監(jiān)測(cè)顯示,起升高度指示,對(duì)各種運(yùn)行信號(hào)、保護(hù)信號(hào)、監(jiān)測(cè)信號(hào)、故障信號(hào)顯示、診斷、報(bào)警、記錄的功能。
3、綜合控制系統(tǒng)
起重機(jī)中間層即控制層采用PLC可編程序控制器控制。PLC采用西門子公司S7—300系列產(chǎn)品。S7—300型PLC可有效的利用PC670的內(nèi)存和硬盤,提高了運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量,是該系統(tǒng)的控制核心。
PLC由CPU單元、開關(guān)量輸入輸出模塊、通訊模塊、遠(yuǎn)程I/O從站等組成。開關(guān)量輸入模塊接收各機(jī)構(gòu)監(jiān)控信號(hào)。開關(guān)量輸模塊是將PLC程序?qū)斎胄盘?hào)處理結(jié)果生成控制命令去控制繼電器和接觸器,從而控制各機(jī)構(gòu)及其制動(dòng)器的動(dòng)作。
司機(jī)室內(nèi)設(shè)置遠(yuǎn)程I/O從站-ET200M。PLC主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O從站用PROFIBUS—DP通訊。遠(yuǎn)程I/O模塊接收聯(lián)動(dòng)臺(tái)的控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的顯示信號(hào)燈。裝于司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的操作控制信號(hào)直接連接到驅(qū)動(dòng)單元,即使PLC發(fā)生系統(tǒng)故障,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仍可工作;驅(qū)動(dòng)單元的狀態(tài)信號(hào)通過PROFIBUS—DP總線通訊方式傳送到PLC。
PLC通過PROFIBUS—DP總線方式與各機(jī)構(gòu)的變頻器相連,實(shí)現(xiàn)PLC與變頻裝置間的通訊,PLC將獲取變頻器的運(yùn)行狀態(tài)及故障信息。同時(shí)PLC通過PROFIBUS—DP總線下載速度給定及其它參數(shù)設(shè)定值,激活不同的功能軟件包,完成數(shù)據(jù)組的切換等。
4、調(diào)速系統(tǒng)
起重機(jī)下層為調(diào)速傳動(dòng)層。起升機(jī)構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速方案,運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速方案。定子調(diào)壓裝置和變頻裝置通過各自的通訊板掛在PROFIBUS—DP總線網(wǎng)上,接受PLC統(tǒng)一的控制與管理,但是對(duì)于調(diào)速性能的保證則完全取決于調(diào)速裝置本身的性能特性及多電機(jī)傳動(dòng)時(shí)裝置問的合理配置,即系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。略……
第七節(jié) 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析
1、汽車底盤的電氣控制技術(shù)
汽車底盤作為起重機(jī)的行走機(jī)構(gòu),其發(fā)展方向始終圍繞著安全可靠性、操作舒適性、環(huán)保節(jié)能等方面發(fā)展。采用電噴發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱的自動(dòng)換檔系統(tǒng),采用多傳感技術(shù)實(shí)時(shí)顯示車輛的運(yùn)行狀況,同時(shí),汽車領(lǐng)域使用的ABS技術(shù)、自動(dòng)巡航技術(shù)等也將移植到工程機(jī)械領(lǐng)域。這些高新技術(shù)將在我廠大噸位越野起重機(jī)上逐步得到推廣使用。
2、起重支撐裝置的電氣控制技術(shù)
起重支撐裝置由車架、固定支腿、活動(dòng)支腿等組成,由于車架的設(shè)計(jì)必須滿足在少數(shù)幾個(gè)惡劣的工況下有足夠的安全儲(chǔ)備(此時(shí)吊臂的安全儲(chǔ)備往往較大),而事實(shí)上90%的工況安全儲(chǔ)備很大;為了減輕車架的重量,合理利用材料性能,設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)降低少數(shù)工況的安全儲(chǔ)備系數(shù),通過設(shè)置車架扭轉(zhuǎn)角度、車架整體變形等傳感器,控制車架的變形,從而控制車架的應(yīng)力,來(lái)保證車架的安全。為了支平支腿,目前常用的方法是通過水平儀或操作員的感覺,采用手動(dòng)調(diào)平,或者看地面是否平坦,將支腿全伸。顯然,這種調(diào)平方法存在一定的缺陷和不精確性,自動(dòng)調(diào)平技術(shù)將是支腿調(diào)平的新發(fā)展,先將垂直支腿全伸,然后通過對(duì)水平儀傳感過來(lái)的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,控制單個(gè)支腿的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)支腿調(diào)平。通過設(shè)置垂直支腿受力傳感器,保證支腿調(diào)平時(shí)四支腿受力均勻,在作業(yè)時(shí)軟腿提示防止整車傾翻。
3、重物起吊裝置的電氣控制技術(shù)
重物起吊裝置由回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮、主副起升五個(gè)主動(dòng)作組成,這里簡(jiǎn)單介紹五個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣控制技術(shù)的應(yīng)用。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制技術(shù)很簡(jiǎn)單,只設(shè)有前方區(qū)域報(bào)警裝置,為了精確顯示上車的作業(yè)位置和防止回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的過載而造成元件的損壞,將設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)齒數(shù)計(jì)數(shù)器和扭矩超載報(bào)警器。對(duì)于多回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),通過壓力傳感和數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)多回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均勻受力。變幅機(jī)構(gòu)為力矩限制器提供壓力信息,微機(jī)對(duì)信息進(jìn)行處理推算出重物重量,其壓力信息也是微機(jī)計(jì)算重量的唯一材料,由于吊臂的剛度很難確定,因而其壓力信息難以真實(shí)反映重物重量,高精度的力矩限制器取自變幅缸壓力的信息將只是微機(jī)計(jì)算重量的一種參照信息。單缸多節(jié)臂自動(dòng)伸縮控制技術(shù)將是吊臂伸縮機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì),如果能有效降低吊臂伸縮控制系統(tǒng)的成本和提高其自動(dòng)控制的可靠性,在中小噸位上也將推廣使用??刂葡到y(tǒng)根據(jù)吊臂伸縮控制目標(biāo)和借助于伸縮油缸缸銷、伸縮臂臂銷、伸縮油缸伸出長(zhǎng)度等傳感信息,按照設(shè)定的邏輯順序自動(dòng)進(jìn)行伸縮,監(jiān)控器能實(shí)時(shí)顯示伸縮臂的長(zhǎng)度和油缸位置。控制系統(tǒng)的控制程序邏輯性很強(qiáng),可以根據(jù)傳感信息的精確程度進(jìn)行修正處理,當(dāng)然,結(jié)構(gòu)件的制造精度和傳感信息的精確程度能有效減少編程和調(diào)試的難度。目前對(duì)起升機(jī)構(gòu)的控制技術(shù)只有三圈保護(hù)器,實(shí)時(shí)顯示起升繩的拉力和起升變化長(zhǎng)度將是該機(jī)構(gòu)的一大亮點(diǎn)。通過對(duì)變幅缸壓力信息、起升繩拉力信息的比較處理,微機(jī)可以精確地計(jì)算出重物的重量,通過對(duì)起升繩變化長(zhǎng)度的信息和理論起升高度的比較,通過數(shù)據(jù)處理,可以精確的計(jì)算出吊臂的變形情況,同時(shí)可以對(duì)大變形進(jìn)行報(bào)警提示。新型電氣控制技術(shù)的運(yùn)用,將實(shí)時(shí)顯示各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài),顯示各機(jī)構(gòu)的安全程度。
4、基于用戶需求的高效節(jié)能和高可靠性
采用電控變量泵、電控變量馬達(dá)、電液比例閥等組成的電控變量微調(diào)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷傳感微機(jī)節(jié)能控制的最經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)。將發(fā)動(dòng)機(jī)、泵、馬達(dá)的功率曲線、扭矩曲線輸入微機(jī),微機(jī)將根據(jù)起吊物的重量和要求的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)算出優(yōu)化的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、泵和馬達(dá)的擺角以及比例閥的開口,以達(dá)到高效節(jié)能的效果。通過復(fù)合和邏輯控制技術(shù)消除用戶可能的誤操作所帶來(lái)的元件損壞,從而提高產(chǎn)品的可靠性??刂葡到y(tǒng)還將對(duì)經(jīng)常需要更換的元件(如濾清器等)的使用程度進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示和報(bào)警。
5、應(yīng)用于遠(yuǎn)程故障診斷和維護(hù)的電氣控制技術(shù)
微機(jī)將儲(chǔ)存整機(jī)的運(yùn)行工況和主要元件的當(dāng)前參數(shù),通過在系統(tǒng)中設(shè)置故障診斷點(diǎn),維護(hù)人員可遠(yuǎn)程調(diào)用微機(jī)記錄參數(shù),作出初步分析,同時(shí)對(duì)可能故障點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析,迅速查找故障并顯示故障代碼,減少停機(jī)時(shí)間。同時(shí)對(duì)調(diào)用數(shù)據(jù)的查閱還可判斷是否有超載記錄,為主機(jī)廠家提供第一手現(xiàn)場(chǎng)信息。
6、滿足特殊工況的電氣控制技術(shù)
在特定的施工作業(yè)中,如危險(xiǎn)礦井區(qū)、易塌方區(qū)、易燃爆區(qū)、輻射或有害健康的作業(yè)區(qū)作業(yè)時(shí),需要使用無(wú)人駕駛和無(wú)人操縱技術(shù),這時(shí),可以在以上的電控系統(tǒng)上安裝一有線或無(wú)線遙感裝置,實(shí)現(xiàn)智能化的無(wú)人操縱的工程起重機(jī)。略……
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