起重机图片➤一种智能化铸造起重机的研发

周亮亮

太原 030024

摘要：近年来，国内各大钢厂不断加大智能化建设投入。铸造起重机是钢厂生产线重要的物料搬运和上下游连接设备。他们智能化水平的提高，对整个炼钢车间的智能化发展至关重要。具有重要意义。本案例项目通过一键自动操作、世界网络互通、操作权限管理、智能运维等一系列功能的成功开发，在提高起重机操作效率、降低人员工作强度方面取得了预期效果.

关键词：铸造起重机；智力; 自动运行；智能维护

CLC 编号：TH218 文档代码：A 文章编号：1001-0785 (2020) 20-0094-05

0 前言

随着“中国制造2025”战略规划的全面实施，钢铁行业在产能结构优化和产业发展等方面做出相应布局和调整，积极推进智能化转型，推动高质量发展。在2019年中国钢铁工业协会年会上，大力发展适用于冶金工业过程的智能制造被列为钢铁行业下一阶段的重点工作。国内多家钢铁生产企业提出建设智能钢厂的目标，智能示范工厂建设需求不断增加。作为液态金属处理的核心设备，铸造起重机是炼钢生产中的重要环节。提高铸造起重机的智能化水平是建设智能钢厂的必要前提。铸造起重机工作水平高，工作环境恶劣，事故隐患大。实现智能化铸造起重机的目标，可以减轻岗位人员的劳动强度，提高设备安全管控，减少人员对生产线的干预，降低事故发生率。连铸、吊装多部门横向工艺协同能力，优化工艺流程，提高作业效率。工作环境恶劣，事故隐患大。实现智能化铸造起重机的目标，可以减轻岗位人员的劳动强度，提高设备安全管控，减少人员对生产线的干预，降低事故发生率。连铸、吊装多部门横向工艺协同能力，优化工艺流程，提高作业效率。工作环境恶劣，事故隐患大。实现智能化铸造起重机的目标，可以减轻岗位人员的劳动强度，提高设备安全管控，减少人员对生产线的干预，降低事故发生率。连铸、吊装多部门横向工艺协同能力，优化工艺流程，提高作业效率。

针对国内铸造起重机的智能化需求，结合多年专业研发经验，以提高铸造起重机智能化水平、减少人员干预程度、提高生产效率为目标，开展了大量研究工作在起重机的自动化操作和智能维护方面，开发了具有智能概念的250t铸造起重机。

1 设备主要性能及创新点

250吨铸造起重机具有多项领先技术和功能。起重机电动采用“上位工控机+PLC+基本变频驱动”三级系统控制方式：上位工控机是一个综合监控系统，监控整车运行及故障状态， PLC实现整车运行的时序逻辑控制，变频驱动驱动各机构协调动作，实现运行可控。采用先进可靠的三维定位传感器技术，辅助操作人员实现精准定位。基于无线通信的网络拓扑结构，起重机可与地面集控室有效连接，实现数据交换。此外，在运维方面，起重机也更加智能化。该设备的主要创新点如下。

1.1 无人驾驶自动巡航与安全路径

起重机接收来自上位控制平台的工作指令信息，基于三维定位系统进行坐标转换。“一键确认”后，起重机可自动巡航至工作面目标位置。在巡航过程中，起重机会实时判断当前位置和安全性。路径之间的关系可以自动避开不安全区域，从而提高工作效率，减轻操作人员的工作量。

1.2 操作权限管理功能

操作人员的指纹信息预先存储在起重机控制系统中。操作人员在操作起重机时，首先需要进行指纹识别。鉴定通过后起重机图片，起重机方可运行。起重机的控制系统可以记录和保存操作人员的身份信息和操作信息，以便将责任分配到个人。

1.3 基于全厂的智能控制

传统起重机作为一个个体独立控制。本文中起重机作为全厂智能控制的对象，接收地面的控制指令，参与工厂的智能化生产；此外，起重机的状态信息也会发送到地面。室内，参与地面设备的控制。

1.4 双向视频监控功能

在起重机关键位置安装摄像头进行状态监控，在主梁末端安装多台摄像头对吊装点进行监控。此外，特别是起重机还可以根据需要在地面上显示相关站点的视频图像，起重机还可以根据需要将车载图像发送到地面控制室。

2 与国外同类型产品技术性能比较

据国外调研反馈，国外铸造起重机在当地仍采用人工操作。虽然起重机上各个子系统的自动化水平都比较高，但是整机的智能化程度并不高。科尼和德马格起重机在机器智能化和远程运维服务方面拥有一系列面向市场的解决方案起重机图片➤一种智能化铸造起重机的研发，主要在港口、汽车生产和垃圾再生能源等领域。国内对冶金起重机智能化的研究主要集中在与钢卷库智能仓储系统配套的钳式起重机。铸造起重机的智能化发展还处于起步阶段。

3 解决关键技术的具体措施和技术方案

250吨智能铸造起重机集国内外最先进、最成熟的机电技术于一体。具有结构设计合理、重量轻、安装维修方便、运行稳定、故障可追溯、使用安全可靠、简单方便等优点。

桥架为四梁四轨铰接式，由两根外主梁、两根副主梁、端梁铰链和连杆组成。铰接端梁桥解除了结构中的冗余约束，将超静定结构改为超静定结构，使桥架端梁和主梁头部不承受水平弯曲应力，避免了可能的结构特性中的过早疲劳裂纹，延长了结构的寿命。

3.1 多传动全变频调速系统

主起升系统配置差速行星减速机，并配有专用的高温强制油冷循环系统。油温控制在60℃以下。油冷循环泵采用一用一备配置。切换到另一种方式继续工作。使用差速行星减速器的优点是驱动器使用两个电机。当一台驱动电机出现故障时，另一台电机可在满负荷下长时间以半速运行。

在电气驱动方面，采用双电机、双脉冲编码器、双驱动控制系统进行起重，形成2个完整、独立的传动系统。采用“整流反馈装置+逆变器”的多传动变频调速方案，调速采用矢量闭环控制方式。可通过驾驶室联动平台上的主音量选择开关选择单电机或双电机运行，两台电机和两组逆变器组成两个独立的控制系统。当主提升机两台电机中的一台发生故障时，另一台电机仍可满负荷长期工作。确保盛满钢水的钢包在事故状态下安全放置在地上或需要的地方。电机轴端装有超速开关，提供超速保护。另外，工作制动器采用双接触器串联控制方式，防止接触器触点粘连的发生。

当副起升机构逆变器发生故障时，大车运行机构中的一组逆变器可继续作为副起升机构的备用装置运行一个工作循环。大车和主小车运行机构采用两套控制系统。当一组逆变器或一台电机出现故障时，另一组逆变器可以控制另外两台电机驱动运行。当副小车运行机构逆变器发生故障时，主小车运行机构的一组逆变器可作为副小车运行机构的备用装置，继续运行一个工作循环。整流反馈装置+逆变器多驱变频系统单线图见图1。

图1 整流反馈装置+逆变器的多驱动变频系统单线图

3.2 起重机三维定位系统及安全路径

根据不同起重机机构的运行特点，考虑到铸造起重机在高温、高粉尘、强电磁场环境下工作的特点，起重机采用多种不同的位置检测方式，确保检测的准确性和可靠性。起升机构采用卷筒轴端安装绝对值编码器测量起升高度，小车运行机构采用灰色母线，主副小车采用激光测距仪。为确保准确测量，每个机构都增加了一个高度或位置校正开关，以避免累积误差。由于厂房结构限制，起重机在部分区域需要避让。为此原因，避让区域的坐标在人机界面上设置。起重机自动运行时，实时将当前位置坐标与避让区内设定的坐标进行比较。，当起重机接近划定的危险区域时，相应的机构可以停止运行并发出声光报警信号。同时通过程序逻辑判断起重机是否可以合理避开这些区域，如果可以的话，可以通过改变起升高度和主副小车的位置来避开这些区域。安全路径可以在CMS界面进行设置，分​​为临时设置路径和固定设置路径。将当前位置坐标与回避区域中设置的坐标进行实时比较。，当起重机接近划定的危险区域时，相应的机构可以停止运行并发出声光报警信号。同时通过程序逻辑判断起重机是否可以合理避开这些区域，如果可以的话，可以通过改变起升高度和主副小车的位置来避开这些区域。安全路径可以在CMS界面进行设置，分​​为临时设置路径和固定设置路径。将当前位置坐标与回避区域中设置的坐标进行实时比较。，当起重机接近划定的危险区域时，相应的机构可以停止运行并发出声光报警信号。同时通过程序逻辑判断起重机是否可以合理避开这些区域，如果可以的话，可以通过改变起升高度和主副小车的位置来避开这些区域。安全路径可以在CMS界面进行设置，分​​为临时设置路径和固定设置路径。通过程序逻辑判断起重机能否合理避开这些区域，如果可以的话，可以通过改变起升高度和主副小车的位置来避开这些区域。安全路径可以在CMS界面进行设置，分​​为临时设置路径和固定设置路径。通过程序逻辑判断起重机能否合理避开这些区域，如果可以的话起重机图片，可以通过改变起升高度和主副小车的位置来避开这些区域。安全路径可以在CMS界面进行设置，分​​为临时设置路径和固定设置路径。

3.3 起重机纠偏系统传感器检测与电机控制技术

大车侧端梁上安装四个传感器，检测轨道与车轮的相对位置，并将实际位置信息传送给纠偏控制器。偏差校正控制器根据位置偏差结合算法改变小车两侧电机逆变器的驱动。速度和加速度用于调整大车的运行轨迹，控制大车轮辋与运行轨迹的间隙，防止车轮啃轨，提高车轮的使用寿命。

3.4 网络配置及配置

为实现地面与车辆的数据通信，起重机在地面钢水接收跨上安装了多组无线通信AP模块，并在起重机上架设无线网络客户端，使起重机与地面集中控制室可通过无线局域网进行有效组合。起重机主控部分PLC采用冗余双网配置；它使用Y-link组件连接第三方外设。起重机配备起重机监控系统远程客户端，地面安装服务器。起重机网络拓扑如图2所示。

图 2 网络拓扑

3.5 智能润滑系统

主要包括主控柜（S7-200PLC、触摸屏）、油泵站（压力表）、智能配油箱（控制面板、体积流量计、电磁注油器）、主控柜、油泵站和智能配油罐 载波电缆通信用于采集压力和容量信号。润滑系统的显示和设置可在CMS上位机上进行。

根据实际润滑点数量和分布距离，可灵活配置油泵站数量和油分配罐数量。油泵站上安装压力表，一个油泵站可以为多个智能配油罐供油。智能配油罐上有5个电磁给油器，每个电磁给油器都装有一个容积式流量计，可以统计每个电磁给油器流出的油量。自动供油时，从第一点开始润滑，按设定的时间或油量进行供油操作。当达到预定时间或油量时，停止供油，从第二个点开始润滑，直到所有润滑点都完成，然后等待下一个供油周期。润滑时，可按设定的润滑量或润滑时间加油，到时停止。在润滑过程中，可实时检测各润滑点的状态，如漏油或堵塞等。

3.6 操作权限管理

起重机系统中预存了5名操作人员的指纹信息。在操作起重机时，操作人员首先需要进行指纹识别。鉴定通过后，起重机方可运行。当起重机各机构在动作10分钟内不动作时，主指挥系统将失效。操作人员通过输入指纹再次激活起重机的操作，起重机控制系统可以实时记录操作权限的登录信息，有利于加强起重机运行管理的信息化水平起重机。

3.7 双向视频监控

为了在起重机上显示地面不同站点的状态信息，视频系统设置了一个独立的图像传输无线网络通道：起重机操作室安装了两台视频监视器，一台用于显示车辆上的视频信息和地面工作人员的位视频信息。起重机和地面集控​​室分别配备硬盘录像机，两台硬盘录像机通过无线网络连接，通过硬盘录像机上的输入信号切换显示画面。

3.8 智能维护管理

上位机搭载基于WINCC软件平台开发的起重机专用信息管理系统。PLC采集电机、减速机温度和振动信号、电气室和高压室温度信号等，信息管理系统与起重机的PLC可编程控制器、润滑系统控制器等通过以太网实现数据交换。通过嵌入式故障分析软件，可为运维提供设备运行状态报告、故障预警和电气元件寿命评估。等待。

4 经济和社会效益

该起重机以高起点、高性能、高效率、高可靠性为前提，在设备配套、结构原理、性能等方面进行了重大创新；在参数确定、方案设计、原材料选择、工艺设计、外协配件选型、质量控制等方面均达到国内领先水平。相关技术可推广应用到其他类型的起重机产品中，有助于提升我国起重机的核心技术水平，提高起重机制造企业的利润率，增强企业效益。

智能铸造起重机关键技术研究对我国钢铁行业推进节能高效、绿色环保和智能钢厂建设具有重要意义，有助于制造业转型发展。行业。

5 结论

该项目是铸造起重机智能化研发的一次新尝试。起重机自2018年投入使用以来，在提高作业效率、减轻操作人员工作量等方面取得了预期效果。受限于现有技术水平，出于安全性和可靠性的考虑，铸造起重机无人化的研究进展缓慢。相信随着研发的不断深入和AI技术在工业应用领域的不断推进，铸造起重机的智能化水平将进一步提升。

参考

[1] GB/T 3811-2008起重机设计规范[S].

[2] GB/T 6067.5-2014《起重机械安全规程》第五部分：桥式起重机和门式起重机[S].

[3] GB/T 7688.5-2012《冶金起重机技术条件》第五部分：铸造起重机[S].