基于PLC变频调速控制的智能抓斗在门式起重机中的应用研究

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PLC -Based Frequency Control in a Smart Grab Gantry Crane Application Research口 ZHANG Jian-wen(Construction Company of Tianjin Port，Tianjin 300456，China)AbstractThis thesis mainly studies crane intelligent grab control based on PLC frequency debugging.Using advancedprogrammable control technique，frequ ency converter and absolute encoder to replace the traditional electrical control mode，canimprove the working eficiency of the grab bucket crane，reduce grab crane failure rate，reduce maintenance costs，make themaintenance workload greatly reduced，make the operation simple，SO as to realize half automation，reduce man-made operationaccidents，operate reliably，and have energy saving efect。

Key wordsPLC control；frequency control；crane gra抓斗起重机是-种用来起重、放下和搬运重物 、散料，并使重物、散料在短距离内水平移动的起重、搬运设备，起重机的抓斗是决定起重机工作能力、工作效率的重要部分，因此，在对起重机进行设计时，抓斗的工作能力-般都是需要进行重点设计的。随着技术 的不断发展，PLC和变频器在起重行业得到广泛应用，通讯手段和灵活的现场总线方式和使 自动化的实现成为了可能，如何实现抓斗的自动开闭斗、防漏、使双机在抓斗升降过程中均衡受力，是提高门机性能的-道难题。本文将针对抓斗 自动控制进行探讨 。

1 智能抓斗控制系统设计图1 抓斗控制系统结构图收稿日期l 2013-04-03作者简介张建文，天津港建设公司。

本文所涉及的抓斗电气系统主要 由变频器、电机以及操作室控制器和 PLC组成。其 中，支持电机和开闭电机各由-台变频器驱动，二者的电气控制之间相互配合。系统的操作命令由控制室的主令控制器经PLC给出。

2 抓斗智能控制实现的功能自动开闭斗控制：实时位置测量，在开闭斗过程中，自动计算最佳速度曲线 ，迅速精确的控制抓斗姿态，有效降低司机劳动强度。

深挖控制 ：闭斗过程中，支持机切换为力矩控制 ，抓斗 自动下沉，保证最大的物料抓取量。

力矩平衡(分配)：负载上升过程中，对力矩进行动态分配，保证双机受力均衡，闭斗严密。

位置同步：双机上升过程 中，实时跟踪双机相对位置 ，修正位置偏差。

3 智能抓斗程序设计3.1 自动开闭斗控制要实现自动开闭斗功能，最关键的就是得到实际绳差，就需要增加位置检测装置。通常的方法是在电机轴上安装编码器。l2第5期 马文光：公路改建工程有关技术问题初探仅增加了土石方工程，而增加了软基处理，延长了工期。兰线通过平坝地段平纵线型较好，路况也好，设计拉坡采用在厚路面上直接铺设面层，大大节省了工程量和工期 ，为老路改造成功之举。

4 既有挡土墙的利用及加固利用老路路基，需要对既有挡土墙稳定性进行评价 ，既有道路标准低，不少挡土墙存在-些问题，如挡墙开裂，埋深不足，截面偏小等，对不满足要求的要进行处理。

既有挡土墙即使存在-些问题，但仍然能发挥作用，不要轻易拆除原挡土墙，特别是下挡土墙拆除要慎重。要充分利用既有挡土墙，若拆除下挡墙 ，在上面通车的情况下 ，很容易引超填土坍滑，引起断道或重车翻车，同时会造成工程量大幅增加，值得认真研究。根据设计经验，若挡土墙-侧路基宽度满足要求，则在挡土墙外侧加设牛腿补强-般能满足要求，必要时设置较胸面抗滑桩补强仍然是-种较为经济的措施 ，若挡土墙-侧宽度不足，则在原挡土墙外侧再设置挡土墙，考虑原挡土墙作用，则外侧挡土墙尺寸较校若路基仅加宽 1。

对于路堑挡土墙，由于原设置挡土墙处多为坍滑等拨地段，拆除挡土墙易引起边坡坍滑，若边坡较高或稳定性差 ，建议在墙后设抗滑桩或锚杆柜架梁等加固，若路基帮宽，必要时考虑先加 固墙土体后再分段拆除，帮宽后及时设置支挡工程 。

5 既有桥涵的利用对既有桥涵应收集原设计资料，同时对其使用状况，拨等进行分析评价 ，以确定帮宽、加固、拆除后原桥位重建或根据重车方向限载，在旁边另建分向行驶桥涵等。

很多既有拱桥桥面有填土，若道路改造时又在原桥上铺设路面，则会大大增加原桥的负荷，建议既有桥面尽量挖除原路面结构及土石，路面设计时采用高强度较薄的结构层，尽量减少原桥负荷，以满足通行荷载要求。

鉴于既有道路改造的特殊性，既有道路部分排水通过水文计算可采扔大边沟解决，以减少既有道路开挖设涵，对涵洞易堵塞地段可在涵洞进口设置沉砂池处理。

6 既有路基帮宽利用老路改造-般都存在路基帮宽问题 ，-般设计单位都采用新老路基间铺设土工格栅处理，解决不均匀沉降以及坍滑问题。新老路基问铺设土工格栅可以在-定程度上减少不均匀沉降和坍滑，但不能彻底解决问题，-些路基按上述方式处理后仍然发生路面纵向开裂，甚于坍滑，主要有以下原因：①帮宽基底为斜坡，既有边坡未挖台阶，部分填土呈薄条状，稳定性差；②帮宽填土较高，压实度不足；③帮宽部分软弱地基未处理等，以上情形应进行针对性处理 ，当帮宽基底为斜坡时，宜设置挡土墙收坡，薄条状填土可采用码砌片石填筑或设挡土墙等，对帮宽部分软弱地基应进行加 固处理，对填土应严格压实处理，当填土高度较序填土较薄时，填土难以压实，采用填石处理较合适。处理好以上问题后 ，对帮宽填土铺设土工格栅才起作用。

7 挖方边坡既有边坡地层岩性、产状、拨等较为清楚 ，为边坡设计提供了较好的参照和依据，由于改扩建道路标准较原来高，因此挖方边坡较既有边坡高得多 ，要充分考虑既有边坡存在的问题，特别是坍滑等拨，以便采取措施处理，对地面横坡较陡地段，不宜放坡开挖，-方面可能形成剥山坡 ，另-方面导致边坡过高，加固防护工程量大，不经济而且容易引发工程滑坡 ，这在已实施的二级路上问题较多，值得深思。

对既有边坡已稳定地段，挖方帮宽较薄时，建议设挡收坡 ，-方面薄条状挖方难以实施，另外会破坏已稳定边坡 ，易造成新的边坡坍滑。

8 勘察设计周期合理的勘察设计周期是勘察设计质量的重要保证，由于部分二级公路勘察设计不合理压缩工期，致使工可、初设及施工图深度不足，由于方案不合理，出现大量变更 ，投资大幅度增加，很多问题在后阶段暴露出来 ，以致很多项 目出现补充工可、工可修编等，值得在今后项 目中吸忍训。

9 嗅公路改建项 目与新建公路有限多需要特殊考虑的方面，设计时应在对其充分调查的基础上 ，采取有针对性措施 ，不仅可以有效降低投资，还能避免很多问题的发生。