桥式起重机无线遥控电气系统的设计

1.引言

现有嘉兴德英机械厂55t/10t桥机，原设计为司机室主令开关操作的常规控制方式。由于厂房内桥机司机室靠近房顶温度较高，司机室操作人员长时间工作会感觉身体不适，导致工作效率降低。同时操作时地面需要人来指挥操作，造成人员的浪费，并且指挥人员与司机室操作员的沟通不当或者指挥不当都会引起事故的发生。因此厂家希望对桥机进行无线遥控的改造，操作人员可直接在地面无线操作，以避免上述情况的发生

2.常规控制系统

桥机共有四个机构组成：主起升机构、副起升机构、大车行走机构、小车行走机构。四个机构均采用常规控制，由主令开关控制机构动作。主起升机构和副起升机构采用QR1S控制方式。大车行走机构和小车行走机构采用QR1Y控制方式。所以本文就以主起升机构控制和小车运行机构控制为例进行介绍。

图1主起升主回路图

图1为主起升主回路图，接触器KM21闭合时，起升机构状态为上升或下降的反接制动状态；接触器KM23闭合时，起升机构为下降的单相制动状态；接触器KM22闭合时，起升机构为下降的再生制动状态。转子串电阻-R21，由接触器KM240~KM243来控制串入转子的电阻，实现机构的平滑起制动。

图2主起升控制回路原理图

图2为主起升控制回路原理图，机构采用主令开关控制，上升/下降均为3挡控制。上升控制时先串入全部电阻，电机低转矩起动，延时后再闭合接触器KM243，切除一段电阻，如此设计可以减少冲击。下降控制时，挡位从零位至一挡，电动机不动作，制动器处于抱闸状态；从一挡至二挡时，制动器打开，闭合接触器KM243，切除一段电阻，电动机处于单相制动状态；从二挡至三挡，制动器打开，闭合接触器KM242，切除二段电阻，并延时切除剩余电阻，电动机处于再生制动状态，运行速度最高；从三挡回二挡，电动机从再生制动状态变成单相制动状态，降低机构的运行速度；从二挡回一挡时，电动机从单相制动状态变成反接制动状态，再次降低运行速度；挡位回零时，接触器KM21延时断开，制动器先于电机断电抱闸，防止溜钩。

小车运行机构采用可逆对称电路，主令控制器挡位为3-0-3。起动电阻为4级，第1、2级由手动切除，第3、4级由时间继电器控制自动切除，实现平稳的起制动。起升机构与运行机构采用的常规控制系统在实际操作应用过程中效果较好，所以改造过程中并没有改动原有系统的控制方式。

3.遥控系统设计

遥控系统分为遥控硬件线路和PLC软件。遥控器发出操作信号传输给PLC装置，PLC装置通过软件逻辑控制输出控制信号，经过中间继电器控制控制回路，从而控制主回路。遥控系统通过遥控器、PLC装置和PLC软件实现主令开关的控制功能。

3.1遥控系统硬件设计

为满足无线遥控和挡位控制的操作要求，遥控器采用台湾禹鼎F24-60的无线双摇杆遥控器，五挡可调，最远操作距离为100米。如图3进行遥控器硬件设计。遥控器五挡操作，前3挡操作分别对应主令开关的3挡操作；遥控器4挡、5挡与3挡短接。实现遥控器操作的挡位与主令开关挡位的一致。

图3遥控器硬件设计

PLC采用三菱FX2n-80MR。图4为PLC硬件设计接线图。将遥控器输出的挡位信号通过中间继电器输入到PLC装置中，PLC根据输入信号进行逻辑处理，输出相应的控制信号，通过中间继电器控制机构的控制回路。

图4 PLC硬件设计接线图

如图5对原有控制线路进行改造，每个PLC输出触点就对应主令开关控制的触点。在原有控制回路没有改变的前提下，实现改造后遥控器控制系统与司机室主令操作相同的功能。系统的安全装置如限位保护，超速保护均沿用原系统，安全可靠。

图5改造后的主起升控制回路