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起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢論文
[摘要]通過對起重機(jī)的發(fā)展和電氣控制系統(tǒng)各種應(yīng)用技術(shù)的分析，總結(jié)出目前國內(nèi)起重機(jī)電氣制造方面存在的問題以及未來發(fā)展趨勢。更多電氣論文相關(guān)范文盡在職稱論文發(fā)表網(wǎng)。
[關(guān)鍵詞]電氣論文
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，貨物搬運(yùn)、設(shè)備吊裝、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域?qū)ζ鹬貦C(jī)的依賴性日益增大，起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中的應(yīng)用越來越廣泛、所起的作用也越來越大，從而對起重機(jī)的要求也越來越高。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品集成度的提高，更是帶動了控制技術(shù)和檢測技術(shù)的進(jìn)步。行業(yè)間的競爭逐漸體現(xiàn)為技術(shù)應(yīng)用水平和質(zhì)量品質(zhì)的競爭。先進(jìn)的控制技術(shù)、穩(wěn)定的系統(tǒng)性能和可靠的品質(zhì)成為衡量起重機(jī)的控制技術(shù)成熟與否的標(biāo)準(zhǔn)。
1起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
對于起重機(jī)產(chǎn)品來說，正在不斷向大型化、高效化方向發(fā)展。隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入不斷增大，關(guān)系民生、工業(yè)、國防等各個行業(yè)的工程建設(shè)進(jìn)度不斷加快。起重機(jī)作為主要起吊機(jī)械，在操控穩(wěn)定性、可靠性、高效化等方面對電氣控制系統(tǒng)提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在幾個方面。
1.1系列化和模塊化發(fā)展
隨著產(chǎn)品技術(shù)的不斷完善，各種類型的起重機(jī)逐漸形成一套完整的系列化體系，方便用戶對產(chǎn)品的選擇，同時也進(jìn)一步提高部件的通用性和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化水平，有利于縮短設(shè)計(jì)周期，并降低研發(fā)和制造成本。起重設(shè)備模塊化發(fā)展的同時也帶動了電氣控制系統(tǒng)向模塊化方向發(fā)展，以起重機(jī)上的基本控制單元為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成為實(shí)現(xiàn)不同功能的模塊，開發(fā)出滿足用戶不同需求的產(chǎn)品。
1.2智能化、集成化發(fā)展
隨著新材料的不斷應(yīng)用以及傳感器、電子信息、通訊等技術(shù)的發(fā)展，工程機(jī)械的自動化、智能化水平不斷提高，智能技術(shù)的應(yīng)用成為各類工程機(jī)械先進(jìn)行性的體現(xiàn)。隨著智能化控制系統(tǒng)的引入，起重設(shè)備操作的便利性、安全性和經(jīng)濟(jì)性都得到了大幅度提高，顛覆人們對起重機(jī)作為提升工具的認(rèn)識，對起重機(jī)甚至整個機(jī)械行業(yè)的發(fā)展帶來了劃時代的變化。目前起重機(jī)的智能化主要體現(xiàn)在3個方面：智能控制技術(shù)、數(shù)據(jù)分析與故障診斷技術(shù)、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)。1)智能控制技術(shù)包括人工智能控制、機(jī)電液一體化控制技術(shù)、自動換擋變速技術(shù)等方面。人工智能技術(shù)是在經(jīng)典自動控制理論的基礎(chǔ)上，引入了模糊控制與專家控制理論發(fā)展而來。當(dāng)智能控制系統(tǒng)在起重機(jī)中應(yīng)用時，數(shù)據(jù)處理單元實(shí)時采集設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，與存儲器內(nèi)部專家數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對比，判斷設(shè)備目前的工作狀態(tài)是否正常，并發(fā)出下一步的工作指令。智能系統(tǒng)的應(yīng)用對起重機(jī)的故障診斷、提高操作便利性和設(shè)備的安全性能具有重要意義。機(jī)電液一體化技術(shù)主要用于以內(nèi)燃機(jī)作為動力源的機(jī)型，適合用于野外作業(yè)和超高層建筑等供電不方便的場合。機(jī)電液一體化技術(shù)融合了機(jī)械、液壓、電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，并將這些技術(shù)進(jìn)行結(jié)合、滲透和互相融合，實(shí)現(xiàn)變量泵控制、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和功率自動調(diào)節(jié)、狀態(tài)檢測和故障自診斷等功能，使起重機(jī)處于最佳的工作狀態(tài);換檔調(diào)速技術(shù)在起重機(jī)上的應(yīng)用是近年來人們對起重機(jī)運(yùn)行速度要求不斷提高的產(chǎn)物，特別適合用于空載或輕載工況下實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的設(shè)備。由于在輕載高速的工況下，單單加大電機(jī)和增大傳動機(jī)構(gòu)功率并不是一種好的辦法，首先不利于設(shè)備輕量化的發(fā)展，還會增加制造成本和能源浪費(fèi)。在這種情況下，電液換檔控制系統(tǒng)憑借其體積小、重量輕、調(diào)速范圍寬等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用，通過對起重機(jī)工作狀態(tài)和操作狀態(tài)的綜合判斷實(shí)現(xiàn)自動換檔控制，優(yōu)化操作性能并且提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。2)智能監(jiān)控、檢測、故障診斷與維護(hù)技術(shù)不斷進(jìn)步。國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)對各類工程機(jī)械，包括起重機(jī)的故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究，對設(shè)備安全運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)的參數(shù)進(jìn)行分析，已經(jīng)取得了較為成熟和完善的技術(shù)成果，并廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品中。另外，通過采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對起重機(jī)的工作參數(shù)等信息進(jìn)行采集，實(shí)時監(jiān)測工作幅度、載荷、電氣運(yùn)行狀態(tài)等各參數(shù)，在監(jiān)視器上顯示并存儲。當(dāng)檢測到故障信息時，通過聲、光、圖像的形式進(jìn)行報警，從而能實(shí)時全面監(jiān)控起重機(jī)的工作狀態(tài);除此之外，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及遠(yuǎn)程服務(wù)，能進(jìn)行快速服務(wù)響應(yīng)，協(xié)助操作人員進(jìn)行起重機(jī)故障排除，大大降低了解決故障的時間，提高設(shè)備利用率和保證工作進(jìn)度。例如圖1為一基于視覺定位系統(tǒng)的智能抓斗起重機(jī)控制系統(tǒng)控制流程圖。3)PLC系統(tǒng)控制、總線通訊技術(shù)在起重機(jī)上的應(yīng)用日益成熟。PLC控制技術(shù)、變頻驅(qū)動技術(shù)、總線技術(shù)在起重機(jī)上越來越廣泛地應(yīng)用，使起重機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性得到極大改善，故障率大幅降低;運(yùn)用總線通訊技術(shù)，各類起重機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能不單單再局限于電流、電壓、起重量或起重力矩的保護(hù)，更是融入了運(yùn)行時間、起升高度、運(yùn)行行程、風(fēng)速、方位角度等多種參數(shù)顯示和記錄功能。在人們印象中“粗大笨重”的起重機(jī)正步入數(shù)字化、智能化時代，體積小、易安裝、易維修、成本低的新型數(shù)字化智能起重機(jī)控制系統(tǒng)成為起重機(jī)電氣的升級換代產(chǎn)品。圖2是某起重機(jī)基于總線通訊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
2起重機(jī)智能化發(fā)展過程中面臨的問題
起重機(jī)的智能化技術(shù)在不斷進(jìn)步，智能化水平總體有所提高，但是從目前國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品使用情況來看仍存在一些問題。1)當(dāng)前各大設(shè)備廠商所使用的關(guān)鍵部件，如PLC、控制器、變頻器等產(chǎn)品大部分還是依賴于國外知名品牌，國內(nèi)同規(guī)格產(chǎn)品性能和質(zhì)量可靠性還有待提高，這就使得制造成本均高不下。2)起重機(jī)智能控制系統(tǒng)中使用的核心處理與顯示單元從其功能上來說并不是針對起重機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)的，逐漸不能滿足起重機(jī)智能控制的要求，具體表現(xiàn)在對大量數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確的存儲、視頻監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性及抗干擾性能、豐富的輸入輸出信號擴(kuò)展端口以及遠(yuǎn)程監(jiān)控和服務(wù)需求。目前我們在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時，為了實(shí)現(xiàn)特定的監(jiān)視和控制功能，一般會增加滿足功能需求的多個獨(dú)立系統(tǒng)，各個系統(tǒng)之間通過通訊或網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個整體的系統(tǒng)。采用這種形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)整個智能監(jiān)控系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能較為復(fù)雜時系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)也將非常復(fù)雜，這樣將會大大影響系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠性。3)目前各控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家普遍規(guī)模較小，在軟件開發(fā)方面缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，難以形成規(guī)劃的體系。以至于所編寫的智能監(jiān)控軟件的通用性、可靠性都比較差，給用戶使用帶來諸多不便之處。4)控制系統(tǒng)可擴(kuò)展性差，由于目前大多數(shù)智能化系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)各自功能的硬件裝置是相對獨(dú)立的，各種資源余量很小甚至沒有余量。在這種情況下，如果后期需要進(jìn)行功能的擴(kuò)展，將會面臨整個系統(tǒng)由于資源不足，對整個系統(tǒng)需要重新設(shè)計(jì)或采購，對于用戶來升級改造帶來一定困難。
3起重機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)起重機(jī)控制向信息化、智能化的方向發(fā)展。在現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)中愈來愈多地采用了語音識別技術(shù)、圖像識別與處理技術(shù)、傳感控制技術(shù)等智能控制技術(shù)，并引入專家控制、模糊控制等先進(jìn)的控制理論。近年來智能技術(shù)的研究持續(xù)開展并且取得了較大的進(jìn)步，隨著認(rèn)知科學(xué)與電子信息技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)在各行業(yè)將會愈來愈多地得到應(yīng)用。同時，智能技術(shù)的發(fā)展也將促進(jìn)起重機(jī)自動化水平的提高，對我國工業(yè)化的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。
[參考文獻(xiàn)]
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