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1 上海寶鬆重型機械工程( 集團) 有限公司 上海 201900 2 寶鋼股份精密鋼管廠 上海 200941
摘 要：針對某工廠橫向雙鉤掛梁橋式起重機經常出現的問題：掛梁垂直於主梁，因現場的工作需要，掛梁的長度往往會大於主梁寬度，甚至超過起重機的寬度，起重機在起升和運行過程中，掛梁、鋼gang管guan與yu司si機ji室shi碰peng撞zhuang事shi故gu時shi有you發fa生sheng，需xu要yao采cai用yong更geng加jia可ke靠kao的de防fang護hu裝zhuang置zhi對dui該gai作zuo業ye方fang式shi進jin行xing有you效xiao控kong製zhi，規gui避bi安an全quan隱yin患huan。在zai傳chuan統tong的de電dian氣qi機ji械xie限xian位wei保bao護hu方fang麵mian存cun在zai很hen多duo不bu足zu，因yin此ci，設she計ji一yi款kuan智zhi能neng安an全quan監jian護hu係xi統tong是shi必bi要yao的de。文wen中zhong主zhu要yao闡chan述shu了le智zhi能neng安an全quan監jian護hu係xi統tong的de基ji本ben特te性xing，簡jian要yao分fen析xi其qi工gong作zuo基ji本ben原yuan理li，並bing且qie相xiang應ying指zhi出chu了le當dang前qian在zai掛gua梁liang橋qiao式shi起qi重zhong機ji司si機ji室shi安an全quan防fang護hu過guo程cheng中zhong所suo出chu現xian的de問wen題ti，針zhen對dui智zhi能neng安an全quan監jian護hu係xi統tong在zai掛gua梁liang橋qiao式shi起qi重zhong機ji司si機ji室shi安an全quan防fang護hu中zhong的de應ying用yong進jin行xing分fen析xi和he探tan討tao。
關鍵詞：掛梁橋式起重機；智能監護器；安全智能；應用
中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0785（2020）07-0080-04
掛梁橋式起重機司機室智能安全監護係統由激光掃描安全監護器、雙鉤一鍵式升降調平係統、司機室智能安全防護控製係統組成三大亮點功能。L xingjiguangfanghuquyu，quanfangweiyidongbeidiaozaiwu，renyiweizhizongnengbaochiyusijishiyouzugoudeanquanjuli，baozhenglesijishianquan。dutedejiguangsaomiaoanquanjianhuqi，youdaxiaoquyuketiaodeshanxingmian、L 形(xing)麵(mian)，隨(sui)時(shi)通(tong)過(guo)編(bian)程(cheng)改(gai)變(bian)，完(wan)全(quan)實(shi)現(xian)柔(rou)性(xing)保(bao)護(hu)。因(yin)此(ci)在(zai)掛(gua)梁(liang)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)生(sheng)產(chan)吊(diao)運(yun)無(wu)縫(feng)鋼(gang)管(guan)高(gao)效(xiao)作(zuo)業(ye)過(guo)程(cheng)中(zhong)，運(yun)用(yong)智(zhi)能(neng)安(an)全(quan)監(jian)護(hu)係(xi)統(tong)防(fang)護(hu)司(si)機(ji)室(shi)不(bu)被(bei)碰(peng)撞(zhuang)。
1 智能安全監護係統的特點
智能安全監護係統主要具備高精準度、操作便捷、全麵防護、安全可靠、智能自控、一鍵調平、waiguantijijiaoxiaodengfangmiandetexing，zaidangqiantezhongshebeishangdeyingyongdedaorenke。zaixianchanggualiangqiaoshiqizhongjisijishianquanfanghudeyingyongzhong，faxianyunyongzhinenganquanfanghuxitongnengyouxiaotishenggangguantaidiaogaodu，tigaoshebeidiaoyunxiaolv30%；同時降低設備故障率，確實有效地保障司機室及司機人員的人身安全；激光裝置在起重機安全控製領域得到推廣應用。
2 智能安全監護係統能解決的問題
2.1 傳統機械限位保護問題
掛梁橋式起重機生產作業采用雙吊鉤單、聯(lian)動(dong)起(qi)吊(diao)方(fang)式(shi)運(yun)作(zuo)，原(yuan)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)聯(lian)鎖(suo)功(gong)能(neng)滿(man)足(zu)當(dang)下(xia)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)需(xu)要(yao)的(de)同(tong)時(shi)，存(cun)在(zai)人(ren)機(ji)操(cao)作(zuo)安(an)全(quan)隱(yin)患(huan)風(feng)險(xian)，特(te)別(bie)是(shi)小(xiao)車(che)吊(diao)載(zai)運(yun)行(xing)至(zhi)司(si)機(ji)室(shi)安(an)全(quan)警(jing)示(shi)區(qu)內(nei)，存(cun)在(zai)吊(diao)運(yun)時(shi)掛(gua)梁(liang)/ 鋼管碰撞司機室風險, 雙吊鉤抬吊高度差引起的傾斜安全風險，對設備及司機帶來安全隱患，必須引起足夠的重視。通過對現場起重機的運行狀況調查、分(fen)析(xi)，傳(chuan)統(tong)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)對(dui)司(si)機(ji)室(shi)安(an)全(quan)防(fang)護(hu)經(jing)常(chang)會(hui)遇(yu)到(dao)三(san)個(ge)方(fang)麵(mian)的(de)問(wen)題(ti)。一(yi)是(shi)在(zai)小(xiao)車(che)進(jin)入(ru)司(si)機(ji)室(shi)區(qu)域(yu)，通(tong)過(guo)上(shang)極(ji)限(xian)機(ji)械(xie)限(xian)位(wei)限(xian)製(zhi)起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)上(shang)升(sheng)，通(tong)常(chang)在(zai)此(ci)位(wei)置(zhi)時(shi)，吊(diao)鉤(gou)高(gao)於(yu)駕(jia)駛(shi)室(shi)的(de)底(di)部(bu)，吊(diao)運(yun)操(cao)作(zuo)時(shi)為(wei)了(le)避(bi)讓(rang)障(zhang)礙(ai)物(wu)會(hui)利(li)用(yong)兩(liang)吊(diao)鉤(gou)的(de)不(bu)同(tong)高(gao)度(du)，此(ci)時(shi)容(rong)易(yi)引(yin)起(qi)鋼(gang)管(guan)傾(qing)斜(xie)墜(zhui)落(luo)；二是駕駛室位置限製，抬吊掛梁/ 鋼管提升高度受限製，影響吊運效率；三是在操作失誤時，容易發生抬吊掛梁/ 鋼管撞擊司機室引起安全事故。
2.2 原電氣係統控製問題
原電氣係統能夠滿足掛梁橋式起重機在吊運無縫鋼管生產作業需求，但是生產作業效率低、設備故障率高、人(ren)機(ji)操(cao)控(kong)舒(shu)適(shi)度(du)及(ji)安(an)全(quan)感(gan)低(di)。根(gen)據(ju)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)作(zuo)業(ye)要(yao)求(qiu)，機(ji)構(gou)聯(lian)動(dong)吊(diao)運(yun)作(zuo)業(ye)前(qian)必(bi)須(xu)進(jin)行(xing)雙(shuang)鉤(gou)調(tiao)平(ping)流(liu)程(cheng)，原(yuan)電(dian)氣(qi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)缺(que)少(shao)聯(lian)動(dong)調(tiao)平(ping)功(gong)能(neng)，司(si)機(ji)單(dan)機(ji)構(gou)操(cao)作(zuo)升(sheng)降(jiang)的(de)同(tong)時(shi)，觀(guan)察(cha)升(sheng)降(jiang)高(gao)度(du)判(pan)定(ding)雙(shuang)鉤(gou)處(chu)於(yu)同(tong)一(yi)高(gao)度(du)，存(cun)在(zai)高(gao)低(di)差(cha)及(ji)後(hou)續(xu)聯(lian)動(dong)吊(diao)運(yun)安(an)全(quan)風(feng)險(xian)。因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)從(cong)電(dian)氣(qi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)著(zhe)手(shou)，真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)人(ren)機(ji)互(hu)聯(lian)互(hu)通(tong)，根(gen)本(ben)上(shang)發(fa)現(xian)和(he)提(ti)出(chu)電(dian)氣(qi)聯(lian)動(dong)調(tiao)平(ping)方(fang)案(an)。
3 智能安全監護係統的運用
3.1 基本原理
3.1.1 功能
如圖1 所示，起重機司機室智能安全防護係統包括的功能主要有數據采集處理及控製、參數及狀態實時顯示、按照需要設置保護區域、係統自檢、係統管理權限設置、切換保護區域等功能。
圖1 起重機司機室智能安全防護係統功能
3.1.2 組成
如圖2 所示，起重機司機室智能安全防護係統由司機室、智能監護器、智能集成係統、交換機、智能人機界麵組成。
圖2 起重機司機室智能安全防護係統組成
3.1.3 原理
1） 智能監護器
智能監護器傳感器采用 SICK 專利的 HDDM 技術，能可靠地檢測黑色物體，對細小物體的檢測及抗環境光、抗幹擾能力也優於同類產品。
①激光時間飛行原理——Time of f light 激光發射器發出激光脈衝波，內部定時器開始計算時間t，當激光波碰到物體後，部分能量返回；當激光接收器收到返回激光波時，停止內部定時器t2，智能監護器到物體的距離為S = C ( 光速) ·（t2- t1）/2。
②激光掃描器測量原理 jiguangfasheqifachujiguangmaichongbo，dangjiguangbopengdaowutihou，bufennengliangfanhui，dangjiguangjieshouqishoudaofanhuijiguangboshi，qiefanhuibodenengliangzuyichufamenkanzhi，jiguangsaomiaoqijisuantadaowutidejulizhi；激(ji)光(guang)掃(sao)描(miao)器(qi)連(lian)續(xu)不(bu)停(ting)的(de)發(fa)射(she)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)波(bo)，激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)波(bo)打(da)在(zai)高(gao)速(su)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)鏡(jing)麵(mian)上(shang)，將(jiang)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)波(bo)發(fa)射(she)向(xiang)各(ge)個(ge)方(fang)向(xiang)從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)二(er)維(wei)區(qu)域(yu)的(de)掃(sao)描(miao)。此(ci)二(er)維(wei)區(qu)域(yu)的(de)掃(sao)描(miao)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)以(yi)下(xia)兩(liang)個(ge)功(gong)能(neng)：在掃描器的掃描範圍內，設置不同形狀的保護區域，當有物體進入該區域時，發出報警信號；在掃描器的掃描範圍內，掃描器輸出每個測量點的距離，根據此距離信息，可以計算物體的外型輪廓，坐標定位等，以SICK產品為例，如圖2 所示。
圖2 激光掃描器測量
2） CPU
CPU 時時接收傳感器輸出的數據，並利用軟件設置保護區域，如果有物體進入保護區域，CPU 輸(shu)出(chu)開(kai)關(guan)量(liang)信(xin)號(hao)給(gei)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，可(ke)設(she)置(zhi)掃(sao)描(miao)保(bao)護(hu)區(qu)域(yu)的(de)大(da)小(xiao)及(ji)形(xing)狀(zhuang)，可(ke)以(yi)依(yi)據(ju)客(ke)戶(hu)的(de)需(xu)求(qiu)，任(ren)意(yi)設(she)置(zhi)保(bao)護(hu)範(fan)圍(wei)及(ji)形(xing)狀(zhuang)。配(pei)備(bei)西(xi)門(men)子(zi)專(zhuan)用(yong)高(gao)速(su)處(chu)理(li)器(qi)芯(xin)片(pian)，基(ji)本(ben)指(zhi)令(ling)執(zhi)行(xing)時(shi)間(jian)可(ke)達(da)0.15 μs。CPU 的模塊本體配以太網接口，集成了強大的以太網通信功能。
3） 觸摸屏
可以輸入參數及顯示實時狀態，改變保護區域的形狀及範圍，為用戶提供良好的參與控製範圍設定的功能。
3.1.4 軟件
檢測模式——區域形狀關聯型區域組內的區域以掃描器為原點起始，從內自外依次為區域 1、2、3，內層的區域不能超出外層。並且每個區域的形狀相同，內部重疊。區域的形狀任意可設置。典型的設置由外至內可設置為報警區域、減速區域、停止區域。為避免停止區域設置大於減速區域等錯誤，推薦使用區域關聯型。區域組的形狀被分為幾類：多邊形（形狀任意可調整，初始值為長方形）半圓形及長方形。這三個以同一原點的區域重疊形成了三重區域，如圖3 所示。
圖3 區域組的形狀分類
3.3 基本應用
1) 合上電源開關——觸摸屏上顯示。
2) 起升機構Ⅰ和起升機構Ⅱ調平操作。起升機構聯動信號放置聯動位置，聯動台( 平移及起升) 操作主令在零位；按下自動調平啟動開關，自動調平工作，起升機構Ⅰ、起升機構Ⅱ調平後自動停止。調平過程中如聯動旋鈕、主令開關動作會影響調平功能,調平動作停止。
3) 司機室安監係統司機室安監係統的作用是保護司機室前部0.5 m 和下部0.25 m 範圍內不被撞到；當大車運行到加熱爐上方時，大車以1 擋速度緩慢運行通過爐頂管道區域，具體操作如下：將操作台上安監係統投入旋鈕打開、機電旁路旋鈕關閉。當司機室前部和下部進入物體時，顯示畫麵上報警閃爍，安監控製櫃上紅色聲光報警燈工作，起升機構（上升狀態）與小車運行機構（後退狀態）自動停止；此時需要人工手動操作小車（前進）及起升機構（下降）將物體退出保護區域。
當安監係統故障時，將安監投入旋鈕信號放置關閉狀態，綠色指示燈熄滅，安監係統切除，機械限位保護係統正常工作；安監係統正常時機械限位保護係統不參與工作。
當安監係統、原機械限位保護係統同時故障時，將機電旁路旋鈕信號放置打開狀態，原機械限位保護係統及安監係統同時被解除；待係統正常時再關閉機電旁路旋鈕後使用。
4 智能安全監護係統的應用
智能安全監控係統可以有效地減少設備的故障率，提高設備運行效率、操控舒適度和安全感。
1) 滿足國家對起重機械使用的安全要求。
2) 提高了裝備的水平，消除安全隱患，確保起重設備安全運行。
3) 備件量少，降低了該區域的維修費用，使備件更加統一，便於以後的維修。極大的減少備件的采購周期和成本。
4) 係統運行使用可靠，無故障工作時間長，減少維修次數，大大的提高了生產效率。
5) 減少故障率，確保生產的連續性。
6) 小車運行、起升運行、司機室三位置的安全聯鎖穩定性得到有效提升。
7) 小車位置、起升吊鉤位置、司機室位置安全聯鎖控製係統保護。係統包括小車運行限位、起升高度限位、司機室位置限位、繼電器邏輯係統。小車吊鉤處於安全聯鎖區域內時，為便於生產設備檢修，新增安全聯鎖旁路（鑰匙）開關，該鑰匙開關處於打開狀態時，無法拔出，必須處於關閉狀態方可拔出，同時新增報警峰鳴提醒，便於吊鉤在該區域升降運行。
8) 聯動狀態下, 起升雙主鉤在主令信號給定下, 司機室以下0.8 m 位置停鉤，保持雙鉤基準高度一致。
5 結論
智zhi能neng安an全quan監jian護hu係xi統tong作zuo為wei掛gua梁liang橋qiao式shi起qi重zhong機ji司si機ji室shi安an全quan防fang護hu重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen，安an裝zhuang在zai掛gua梁liang橋qiao式shi起qi重zhong機ji上shang作zuo為wei防fang護hu司si機ji室shi及ji司si機ji人ren身shen安an全quan，提ti高gao安an全quan生sheng產chan作zuo業ye效xiao率lv。依yi據ju現xian場chang安an全quan作zuo業ye需xu求qiu及ji全quan新xin的de安an全quan設she計ji理li念nian，在zai優you化hua電dian氣qi調tiao平ping、擴大作業區域、提升作業效率、人身安全防護方麵技術創新，不斷提高設備運行安全性，提高安全生產活動的效率。
來源；起重運輸機械
