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摘要：起重机是现代经济建设中改善物料搬运条件，实现生产过程自动化、机械化，提高劳动生产率不可缺少的物流运输设备。起重机械是一种空间运输设备，其通过起重吊钩或其他取物装置起升或起升加移动重物。近年来，自动化控制技术在起重机中的应用越来越广泛，文章主要对起重机自动化控制关键技术进行了分析。
关键词：起重机；自动化；控制
1起重机自动化发展趋势
起重机械产业的快速发展也极大地促进了自动化产品在该行业的应用。尽管我国起重机械行业的自动化应用总体水平还不高，但无论是起重机械生产厂商还是起重机械用户都逐渐认识到应用自动化产品的优势所在。自动化产品在起重机械行业的应用潜力非常巨大，前景也十分广阔。无论是城市向更加成熟和现代形态发展的趋势，还是经济危机下，国家在基础设施建设上的刺激性投入，都彰示着起重机械的蓬勃发展。从控制到传动，自动化产品在这个产业的应用深度也日渐累积。从现有的规模、未来的成长空间以及当前的增长速度来看，起重机械行业已经逐渐成为自动化企业不可小觑的市场。
2.无线遥控技术在起重机中的应用
在起重机械作业过程中，操作人员常常面临着强辐射、多粉尘、高噪声及高温等恶劣环境，严重影响着操作人员的身体健康，同时某些场合危险性极大。传统的起重机依靠电机、齿轮箱、制动器以及各种限位开关实现大车行走、小车行走和吊钩升降等运动，因此各零部件的运行状况和操作者的驾驶水平直接影响着起重机执行动作的安全性和可靠性。无线遥控技术是一种利用无线遥控器发送频率、幅度、相位等特殊指令，进行机械设备远程控制的技术。现代无线遥控器由集成电路板和用来产生不同信息的按钮组成。工业无线遥控技术克服了有线遥控技术的诸多弊端，已在人造卫星、家用电器等方面得到了广泛应用。无线遥控技术减少了人们繁杂的体力劳动，提高了劳动生产率及安全性，提高了工业企业的自动化水平。
当前，应用在起重机上的无线遥控技术按其工作原理分为红外遥控和无线电遥控两种。日常生活中所使用的多为红外线发射无线遥控方式，其价格低廉，但发射距离、方向和条件限制较多。而工业控制领域多采用以无线信号进行传输的遥控装置，工业无线遥控装置由发射器、接收器和执行机构组成。具体如下：
（1）发射器由编码电路和发射电路组成，并由可充电电池组提供电源，外壳一般用耐冲击、防水防尘、抗油污的强化塑料制成，具有体积小、重量轻、便于携带和操纵等优点。操作者通过操纵器控制编码电路，使编码电路产生包含频率、幅度、相位等特征的电信号操作指令。发射电路的主要作用是产生携带操作指令所需要的高频振荡载波。根据发射器的操作方式，发射器分为按键型和摇杆型。按键型应用于20t以下的行车和单梁电动葫芦，可进行简单的双速控制。摇杆式多用于32t以上的起重机控制，可实现变频、调压等多档位复杂控制。
（2）接收器由天线、接收电路、译码电路、安全回路、输出继电器板等部分组成。接收电路由高频部分和解调器组成，天线接收的微弱信号经过高频部分的选择和放大被送至解调器，将操作指令信号从载波中解调后送至译码电路译码。译码电路对各种指令信号进行编译处理，使其成为可以驱动执行机构动作的脉冲信号，从而驱动起重机执行机构产生相应动作。实际应用中，接收器的输出方式有模拟量输出、继电器输出和总线输出等。
（3）执行机构控制起重机相应机构完成预定动作，由继电器、接触器组成。当遥控器上的按键被按下时，发射器中的编码电路对操作者的指令进行编码处理，形成串行数字编码脉冲，这种脉冲信号包含了按键的数据和地址信息，再经过调制电路，将脉冲信号转换成高频调制无线电信号，并以电磁波的形式向空中辐射出去。控制端接收器对接收到的电磁波进行放大、混频、检波等一系列的处理并滤除干扰信号，从而向起重机执行机构输出正确的脉冲信号指令。
3桥式起重机电子防摆技术
桥式起重机的防摆措施至今已经历了人的手动方式、机械分离小车方式、液压方式、传感器电子方式等。而防摆装置主要分为机械防摆装置和电子防摆装置。上述措施和装置的缺点比较明显，导致在实际使用中也会不少问题。
（1）机械电子式防摆。首先提升吊具至接近最大起升高度的位置，接着起重机小车机构上的传感器会测到小车到吊重的相对距离和高度，最后控制系统控制小车准确地位于货物正上方后再快速下降。这种防摆系统实际上是对普通机械类防摆进行了一些改进，是机械式防摆到电子式防摆的一个过渡，同时由于增加了对准过程使得起重机工作效率变低。
（2）电子式防摆。目前国际上采用的大多是电子式防摆。其原理是在小车架下安装一个牵引卷筒增量编码器（或者摄像头），在吊具附近安装牵引卷筒增量编码器和激光扫描仪（或者摄像头）。当吊载重物时，传感器会检测吊具摆动的角度（或角速度）、小车位置、吊具高度等，接着将这些数据信息传送至控制系统的（如果是摄像头需要先经过图像采集卡采集，转换成数字图像后传送给上位机），经相关软件处理后将最佳的控制参数反馈给小车控制系统来控制小车的运行，从而使吊重的摆角在较短的时间内尽可能的减少到0。由于该反馈存在时滞性，小车电动机为非线性装置，小车运动过程中摩擦力和绳长变化也是非线性的，加之风力等不确定的外界因素，因此小车被控过程呈现出时变性、非线性、不确定性，早期的 PI控制、PD控制作用不是很明显，这些都阻碍了电子式防摆的发展。近年来采用了PID、模糊控制、LQR最优控制、自适应控制等，仿真结果都表明控制方法的有效性。而国内外一些大的起重机生产厂商在设计和生产起重机的过程中采用这些控制方法防摆，效果很明显。
3.PLC技术在起重机中的应用
（1）PLC系统的组成。在100/32t桥式起重机中选用了西门子的S7-300模块化的PLC。PLC系统由中央单元 CU、扩展模板EM和西门子的CP340触摸屏组成。中央单元CU安装在起重机的电气梁内，CU的输入模块选用直流24V，用于采集配电部分的开关，接触器，总过流信号；各机构电动机主回路，正、反转接触器，过电流，制动器反馈信号；各行程限位保护及提升机构的超载、超速，变频器运行、故障等信号。输出模块选用直流24V，通过微型继电器输出，用于控制配电部分的总接触器，各机构电动机、
（2）制动器的运行。扩展模板EM安装在驾驶室联动操作台内，EM的输入模块选用直流 24V，用于采集联动操作台控制各机构电动机的正、反转及各档位速度信号，零位信号，起重机电源控制，急停，登机请求、应答，主提升电动机选择及变频器复位等控制信号。并通過PROFIBUS总线电缆与PLC系统连接。CP340触摸屏安装在驾驶室联动操作台上，用于显示起重机工作状态。操作人员通过触摸屏可以了解起重机各机构电动机的控制运行情况。便于故障监视，以确保起重机的安全运行。
结束语
自动化控制起重机应用前景将非常广阔，其关键技术的研究与应用在我国已到快速发展阶段。随着高新技术产品的不断发展，将加速自动化控制起重机向计算机、微电子、自动控制、通讯等领域的纵深发展。
参考文献：
[1]屈舒，常晓华.起重机无线遥控器的安全性[J].起重运输机械，2003（07）.
[2]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2012，01.
[3]雷佳佳.起重机超载保护系统称重传感器布置[J].制造业自动化，2013（6）.
[4]李萌.无线遥控技术在起重机上的应用[J].本钢技术，2008（5）.
[5]张永康.起重机起重量限制器的应用[J].机械工程与自动化，2012（4）.
关键词：起重机；自动化；控制
1起重机自动化发展趋势
起重机械产业的快速发展也极大地促进了自动化产品在该行业的应用。尽管我国起重机械行业的自动化应用总体水平还不高，但无论是起重机械生产厂商还是起重机械用户都逐渐认识到应用自动化产品的优势所在。自动化产品在起重机械行业的应用潜力非常巨大，前景也十分广阔。无论是城市向更加成熟和现代形态发展的趋势，还是经济危机下，国家在基础设施建设上的刺激性投入，都彰示着起重机械的蓬勃发展。从控制到传动，自动化产品在这个产业的应用深度也日渐累积。从现有的规模、未来的成长空间以及当前的增长速度来看，起重机械行业已经逐渐成为自动化企业不可小觑的市场。
2.无线遥控技术在起重机中的应用
在起重机械作业过程中，操作人员常常面临着强辐射、多粉尘、高噪声及高温等恶劣环境，严重影响着操作人员的身体健康，同时某些场合危险性极大。传统的起重机依靠电机、齿轮箱、制动器以及各种限位开关实现大车行走、小车行走和吊钩升降等运动，因此各零部件的运行状况和操作者的驾驶水平直接影响着起重机执行动作的安全性和可靠性。无线遥控技术是一种利用无线遥控器发送频率、幅度、相位等特殊指令，进行机械设备远程控制的技术。现代无线遥控器由集成电路板和用来产生不同信息的按钮组成。工业无线遥控技术克服了有线遥控技术的诸多弊端，已在人造卫星、家用电器等方面得到了广泛应用。无线遥控技术减少了人们繁杂的体力劳动，提高了劳动生产率及安全性，提高了工业企业的自动化水平。
当前，应用在起重机上的无线遥控技术按其工作原理分为红外遥控和无线电遥控两种。日常生活中所使用的多为红外线发射无线遥控方式，其价格低廉，但发射距离、方向和条件限制较多。而工业控制领域多采用以无线信号进行传输的遥控装置，工业无线遥控装置由发射器、接收器和执行机构组成。具体如下：
（1）发射器由编码电路和发射电路组成，并由可充电电池组提供电源，外壳一般用耐冲击、防水防尘、抗油污的强化塑料制成，具有体积小、重量轻、便于携带和操纵等优点。操作者通过操纵器控制编码电路，使编码电路产生包含频率、幅度、相位等特征的电信号操作指令。发射电路的主要作用是产生携带操作指令所需要的高频振荡载波。根据发射器的操作方式，发射器分为按键型和摇杆型。按键型应用于20t以下的行车和单梁电动葫芦，可进行简单的双速控制。摇杆式多用于32t以上的起重机控制，可实现变频、调压等多档位复杂控制。
（2）接收器由天线、接收电路、译码电路、安全回路、输出继电器板等部分组成。接收电路由高频部分和解调器组成，天线接收的微弱信号经过高频部分的选择和放大被送至解调器，将操作指令信号从载波中解调后送至译码电路译码。译码电路对各种指令信号进行编译处理，使其成为可以驱动执行机构动作的脉冲信号，从而驱动起重机执行机构产生相应动作。实际应用中，接收器的输出方式有模拟量输出、继电器输出和总线输出等。
（3）执行机构控制起重机相应机构完成预定动作，由继电器、接触器组成。当遥控器上的按键被按下时，发射器中的编码电路对操作者的指令进行编码处理，形成串行数字编码脉冲，这种脉冲信号包含了按键的数据和地址信息，再经过调制电路，将脉冲信号转换成高频调制无线电信号，并以电磁波的形式向空中辐射出去。控制端接收器对接收到的电磁波进行放大、混频、检波等一系列的处理并滤除干扰信号，从而向起重机执行机构输出正确的脉冲信号指令。
3桥式起重机电子防摆技术
桥式起重机的防摆措施至今已经历了人的手动方式、机械分离小车方式、液压方式、传感器电子方式等。而防摆装置主要分为机械防摆装置和电子防摆装置。上述措施和装置的缺点比较明显，导致在实际使用中也会不少问题。
（1）机械电子式防摆。首先提升吊具至接近最大起升高度的位置，接着起重机小车机构上的传感器会测到小车到吊重的相对距离和高度，最后控制系统控制小车准确地位于货物正上方后再快速下降。这种防摆系统实际上是对普通机械类防摆进行了一些改进，是机械式防摆到电子式防摆的一个过渡，同时由于增加了对准过程使得起重机工作效率变低。
（2）电子式防摆。目前国际上采用的大多是电子式防摆。其原理是在小车架下安装一个牵引卷筒增量编码器（或者摄像头），在吊具附近安装牵引卷筒增量编码器和激光扫描仪（或者摄像头）。当吊载重物时，传感器会检测吊具摆动的角度（或角速度）、小车位置、吊具高度等，接着将这些数据信息传送至控制系统的（如果是摄像头需要先经过图像采集卡采集，转换成数字图像后传送给上位机），经相关软件处理后将最佳的控制参数反馈给小车控制系统来控制小车的运行，从而使吊重的摆角在较短的时间内尽可能的减少到0。由于该反馈存在时滞性，小车电动机为非线性装置，小车运动过程中摩擦力和绳长变化也是非线性的，加之风力等不确定的外界因素，因此小车被控过程呈现出时变性、非线性、不确定性，早期的 PI控制、PD控制作用不是很明显，这些都阻碍了电子式防摆的发展。近年来采用了PID、模糊控制、LQR最优控制、自适应控制等，仿真结果都表明控制方法的有效性。而国内外一些大的起重机生产厂商在设计和生产起重机的过程中采用这些控制方法防摆，效果很明显。
3.PLC技术在起重机中的应用
（1）PLC系统的组成。在100/32t桥式起重机中选用了西门子的S7-300模块化的PLC。PLC系统由中央单元 CU、扩展模板EM和西门子的CP340触摸屏组成。中央单元CU安装在起重机的电气梁内，CU的输入模块选用直流24V，用于采集配电部分的开关，接触器，总过流信号；各机构电动机主回路，正、反转接触器，过电流，制动器反馈信号；各行程限位保护及提升机构的超载、超速，变频器运行、故障等信号。输出模块选用直流24V，通过微型继电器输出，用于控制配电部分的总接触器，各机构电动机、
（2）制动器的运行。扩展模板EM安装在驾驶室联动操作台内，EM的输入模块选用直流 24V，用于采集联动操作台控制各机构电动机的正、反转及各档位速度信号，零位信号，起重机电源控制，急停，登机请求、应答，主提升电动机选择及变频器复位等控制信号。并通過PROFIBUS总线电缆与PLC系统连接。CP340触摸屏安装在驾驶室联动操作台上，用于显示起重机工作状态。操作人员通过触摸屏可以了解起重机各机构电动机的控制运行情况。便于故障监视，以确保起重机的安全运行。
结束语
自动化控制起重机应用前景将非常广阔，其关键技术的研究与应用在我国已到快速发展阶段。随着高新技术产品的不断发展，将加速自动化控制起重机向计算机、微电子、自动控制、通讯等领域的纵深发展。
参考文献：
[1]屈舒，常晓华.起重机无线遥控器的安全性[J].起重运输机械，2003（07）.
[2]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2012，01.
[3]雷佳佳.起重机超载保护系统称重传感器布置[J].制造业自动化，2013（6）.
[4]李萌.无线遥控技术在起重机上的应用[J].本钢技术，2008（5）.
[5]张永康.起重机起重量限制器的应用[J].机械工程与自动化，2012（4）.