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起重機電氣控制系統發(fā)展趨勢論文
[摘要]通過(guò)對起重機的發(fā)展和電氣控制系統各種應用技術(shù)的分析，總結出目前國內起重機電氣制造方面存在的問(wèn)題以及未來(lái)發(fā)展趨勢。更多電氣論文相關(guān)范文盡在職稱(chēng)論文發(fā)表網(wǎng)。
[關(guān)鍵詞]電氣論文
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和現代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)規模不斷擴大，貨物搬運、設備吊裝、基礎設施建設等領(lǐng)域對起重機的依賴(lài)性日益增大，起重機在現代化生產(chǎn)過(guò)程中的應用越來(lái)越廣泛、所起的作用也越來(lái)越大，從而對起重機的要求也越來(lái)越高。尤其是計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的廣泛應用，產(chǎn)品集成度的提高，更是帶動(dòng)了控制技術(shù)和檢測技術(shù)的進(jìn)步。行業(yè)間的競爭逐漸體現為技術(shù)應用水平和質(zhì)量品質(zhì)的競爭。先進(jìn)的控制技術(shù)、穩定的系統性能和可靠的品質(zhì)成為衡量起重機的控制技術(shù)成熟與否的標準。
1起重機電氣控制系統的發(fā)展現狀
對于起重機產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，正在不斷向大型化、高效化方向發(fā)展。隨著(zhù)國家對基礎設施建設的投入不斷增大，關(guān)系民生、工業(yè)、國防等各個(gè)行業(yè)的工程建設進(jìn)度不斷加快。起重機作為主要起吊機械，在操控穩定性、可靠性、高效化等方面對電氣控制系統提出了更高的要求，主要體現在幾個(gè)方面。
1.1系列化和模塊化發(fā)展
隨著(zhù)產(chǎn)品技術(shù)的不斷完善，各種類(lèi)型的起重機逐漸形成一套完整的系列化體系，方便用戶(hù)對產(chǎn)品的選擇，同時(shí)也進(jìn)一步提高部件的通用性和設計的標準化水平，有利于縮短設計周期，并降低研發(fā)和制造成本。起重設備模塊化發(fā)展的同時(shí)也帶動(dòng)了電氣控制系統向模塊化方向發(fā)展，以起重機上的基本控制單元為基礎設計成為實(shí)現不同功能的模塊，開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足用戶(hù)不同需求的產(chǎn)品。
1.2智能化、集成化發(fā)展
隨著(zhù)新材料的不斷應用以及傳感器、電子信息、通訊等技術(shù)的發(fā)展，工程機械的自動(dòng)化、智能化水平不斷提高，智能技術(shù)的應用成為各類(lèi)工程機械先進(jìn)行性的體現。隨著(zhù)智能化控制系統的引入，起重設備操作的便利性、安全性和經(jīng)濟性都得到了大幅度提高，顛覆人們對起重機作為提升工具的認識，對起重機甚至整個(gè)機械行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了劃時(shí)代的變化。目前起重機的智能化主要體現在3個(gè)方面：智能控制技術(shù)、數據分析與故障診斷技術(shù)、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠程監控和維護。1)智能控制技術(shù)包括人工智能控制、機電液一體化控制技術(shù)、自動(dòng)換擋變速技術(shù)等方面。人工智能技術(shù)是在經(jīng)典自動(dòng)控制理論的基礎上，引入了模糊控制與專(zhuān)家控制理論發(fā)展而來(lái)。當智能控制系統在起重機中應用時(shí)，數據處理單元實(shí)時(shí)采集設備的工作狀態(tài)和運行參數，與存儲器內部專(zhuān)家數據庫中的標準數據或經(jīng)驗數據進(jìn)行綜合對比，判斷設備目前的工作狀態(tài)是否正常，并發(fā)出下一步的工作指令。智能系統的應用對起重機的故障診斷、提高操作便利性和設備的安全性能具有重要意義。機電液一體化技術(shù)主要用于以?xún)热紮C作為動(dòng)力源的機型，適合用于野外作業(yè)和超高層建筑等供電不方便的場(chǎng)合。機電液一體化技術(shù)融合了機械、液壓、電子、計算機等技術(shù)，并將這些技術(shù)進(jìn)行結合、滲透和互相融合，實(shí)現變量泵控制、發(fā)動(dòng)機轉速和功率自動(dòng)調節、狀態(tài)檢測和故障自診斷等功能，使起重機處于最佳的工作狀態(tài);換檔調速技術(shù)在起重機上的應用是近年來(lái)人們對起重機運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)現高速運行的設備。由于在輕載高速的工況下，單單加大電機和增大傳動(dòng)機構功率并不是一種好的辦法，首先不利于設備輕量化的發(fā)展，還會(huì )增加制造成本和能源浪費。在這種情況下，電液換檔控制系統憑借其體積小、重量輕、調速范圍寬等優(yōu)勢得到廣泛應用，通過(guò)對起重機工作狀態(tài)和操作狀態(tài)的綜合判斷實(shí)現自動(dòng)換檔控制，優(yōu)化操作性能并且提高設備運行的可靠性。2)智能監控、檢測、故障診斷與維護技術(shù)不斷進(jìn)步。國內外相關(guān)行業(yè)對各類(lèi)工程機械，包括起重機的故障診斷系統進(jìn)行了大量的研究，對設備安全運行狀態(tài)和故障狀態(tài)的參數進(jìn)行分析，已經(jīng)取得了較為成熟和完善的技術(shù)成果，并廣泛應用于產(chǎn)品中。另外，通過(guò)采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，對起重機的工作參數等信息進(jìn)行采集，實(shí)時(shí)監測工作幅度、載荷、電氣運行狀態(tài)等各參數，在監視器上顯示并存儲。當檢測到故障信息時(shí)，通過(guò)聲、光、圖像的形式進(jìn)行報警，從而能實(shí)時(shí)全面監控起重機的工作狀態(tài);除此之外，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠程監控以及遠程服務(wù)，能進(jìn)行快速服務(wù)響應，協(xié)助操作人員進(jìn)行起重機故障排除，大大降低了解決故障的時(shí)間，提高設備利用率和保證工作進(jìn)度。例如圖1為一基于視覺(jué)定位系統的智能抓斗起重機控制系統控制流程圖。3)PLC系統控制、總線(xiàn)通訊技術(shù)在起重機上的應用日益成熟。PLC控制技術(shù)、變頻驅動(dòng)技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)在起重機上越來(lái)越廣泛地應用，使起重機運行穩定性得到極大改善，故障率大幅降低;運用總線(xiàn)通訊技術(shù)，各類(lèi)起重機綜合保護系統所實(shí)現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，更是融入了運行時(shí)間、起升高度、運行行程、風(fēng)速、方位角度等多種參數顯示和記錄功能。在人們印象中“粗大笨重”的起重機正步入數字化、智能化時(shí)代，體積小、易安裝、易維修、成本低的新型數字化智能起重機控制系統成為起重機電氣的升級換代產(chǎn)品。圖2是某起重機基于總線(xiàn)通訊的系統結構圖。
2起重機智能化發(fā)展過(guò)程中面臨的問(wèn)題
起重機的智能化技術(shù)在不斷進(jìn)步，智能化水平總體有所提高，但是從目前國內相關(guān)產(chǎn)品使用情況來(lái)看仍存在一些問(wèn)題。1)當前各大設備廠(chǎng)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(lài)于國外知名品牌，國內同規格產(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)起重機智能控制系統中使用的核心處理與顯示單元從其功能上來(lái)說(shuō)并不是針對起重機應用設計的，逐漸不能滿(mǎn)足起重機智能控制的要求，具體表現在對大量數據快速準確的存儲、視頻監控系統穩定性及抗干擾性能、豐富的輸入輸出信號擴展端口以及遠程監控和服務(wù)需求。目前我們在設計控制系統時(shí)，為了實(shí)現特定的監視和控制功能，一般會(huì )增加滿(mǎn)足功能需求的多個(gè)獨立系統，各個(gè)系統之間通過(guò)通訊或網(wǎng)絡(luò )構成一個(gè)整體的系統。采用這種形式進(jìn)行設計，當整個(gè)智能監控系統需要實(shí)現的功能較為復雜時(shí)系統的硬件結構也將非常復雜，這樣將會(huì )大大影響系統的穩定與可靠性。3)目前各控制系統生產(chǎn)廠(chǎng)家普遍規模較小，在軟件開(kāi)發(fā)方面缺乏統一的標準，難以形成規劃的體系。以至于所編寫(xiě)的智能監控軟件的通用性、可靠性都比較差，給用戶(hù)使用帶來(lái)諸多不便之處。4)控制系統可擴展性差，由于目前大多數智能化系統中用于實(shí)現各自功能的硬件裝置是相對獨立的，各種資源余量很小甚至沒(méi)有余量。在這種情況下，如果后期需要進(jìn)行功能的擴展，將會(huì )面臨整個(gè)系統由于資源不足，對整個(gè)系統需要重新設計或采購，對于用戶(hù)來(lái)升級改造帶來(lái)一定困難。
3起重機控制系統的發(fā)展趨勢
信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)起重機控制向信息化、智能化的方向發(fā)展。在現代信息科學(xué)技術(shù)中愈來(lái)愈多地采用了語(yǔ)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(zhuān)家控制、模糊控制等先進(jìn)的控制理論。近年來(lái)智能技術(shù)的研究持續開(kāi)展并且取得了較大的進(jìn)步，隨著(zhù)認知科學(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(huì )愈來(lái)愈多地得到應用。同時(shí)，智能技術(shù)的發(fā)展也將促進(jìn)起重機自動(dòng)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]
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