浅谈电比例控制系统在起重机上的使用

    孟庆龙

    摘 要：大吨位汽车起重机采用了电液比例控制和PLC可编程控制技术，取代了原始的操纵杆操纵系统，完成各种动作的要求，发挥了电器控制响应快、精度高、可靠性好、安全、环保的特点。使系统具有更好的微动性，实现了工作参数数字化系统，系统组态更方便，中吨位产品采用了具有国际先进水平的电比例放大器来控制，百吨级以上产品，采用了具有高度可靠性的PLC可编程控制作为控制系统的核心。由电比例手柄完成起重机的主要操作，包括回转、伸缩、变幅、起升功能。

    关键词：电比例手柄；电比例放大器；比例电磁铁；仪表盘

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.150

    0 引言

    徐州重型機械有限公司是以生产汽车起重机、全地面汽车起重机、混凝土泵车等为主的国内大型工程机械制造厂家 。生产的起重机市场占有率达到60%以上，并且还在近几年自主开发了百吨级汽车起重机，填补了国家无百吨级以上汽车起重机生产能力的空白。传统的起重机控制都是由全液压控制系统完成，这种控制方式复杂零件繁多，性能低，漏油点多，维修起来不方便等。上世纪末，我厂根据用户使用及市场变化，先后推出了K系列产品，它采用了所有同吨位国产起重机之所长，克服传统起重机上的弱点，具有别具一格的控制方式，控制系统也由原来的操纵杆控制系统改为电液先导手柄控制系统。这些先进的设计技术，能不能运用到国产起重机设备上，我与技术人员一起提出大但设想，怎样去开发设计来完成这项工作，经过努力已经在个别产品进行试用，并投放市场使用，从市场反馈信息看，前期出现了比如卷扬连动、下降发抖，经过分析从根本上解决前期所出现的故障，达到性能的安全可靠。

    1 设备改造思想

    运用国外先进的零部件对我厂个别产品进行开发研制，取消原有配置，减少整车故障率。

    2 改造方案

    （1）取消原有的电液控制系统。（2）增加电比例手柄、放大器板、开关、线束、比例电磁阀。（3）对整车系统从新设计。

    3 液压系统的设计

    组合阀采用德国布赫生产的电比例控制阀、回转系统、变幅系统，改为电比例阀控制系统。

    3.1 电器系统

    主控制系统采用电比例手柄、通过放大器板给电比例控制阀一个300MA-650MA电流来实现各种动作完成，从慢到快实现各步骤的完美操作。力限器采用（PAT）控制系统给起重机操作者提供有效信息，使起重机在设计允许的参数范围内进行安全操作，还设计安装了冷暖空调。

    3.2 控制系统

    工作前先打开电比例系统安全控制开关S4。24V电压经保险通过S4进入继电器K1，此时继电器K1得电，相应电比例工作指示灯点亮，K1继电器触点闭合，电压经过继电器触点与电比例放大器板连接，系统得电开始工作。S5、S6分别安装在先导手柄上，为自动复位开关，工作时只要使用其中一个开关就可以满足系统的需要。

    操纵左手柄做向前或向后方向工作时，可见放大器板对应指示灯点亮。此时电比例阀得到一个300-650MV的电流信号，电比例铁得电工作，推动主阀阀杆，压力油通过阀、马达带动卷扬作起升或下降动作。

    对放大器板调整步骤进行说明，该车设计为从前至后有U1、U2、U3比例放大器板用于控制回转、变幅以及卷扬。通过电位计反时针变换“斜坡时间A+B”和“斜坡时间C+D”来输短斜坡时间。以主卷扬下落调整为例，操纵左手柄，向前使之对应指示A阀工作灯点亮，此时用万用表毫安挡测量AB口（表笔两跟检测线分别接AB口与0伏测量口）输出电压值，该值乘以二即为对应的电流值，调整对应指示灯电位计（A最小调整口），使测量输出的电压值为150MV，操纵左手柄下降到最大行程，使对应指示灯点亮，调整对应指示灯电位计（A最大调整口），使测量输出电压值为325MV，而后进行吊重实验，从新调整至符合要求，所有动作都要用此方法调整以达到性能要求。U3用于控制变幅平衡阀及主卷变量马达。

    操纵手柄进行主卷扬下落，Y18a得电卷扬开始下落随着手柄从小到大，卷扬的速度也相应的从慢到快，实现完整的工作要求。操纵手柄回到中位，Y18a电磁阀失电，卷扬停止工作，其他几个动作的要求。如回转、变幅、付卷扬都用同样的办法进行操作。

    3.3 主控制线路

    该车设计放大器板是一个电流控制卡，精度控制即使在周围的温度和电流电压遭受极大的波动情况下仍然可用，该卡有两个输入点（4+-1伏），每个将会用电流信号来激活两个螺线管。放大器板上除与主控制元件连接外，还连接一些对起重机起有保护作用的辅助元件，继电器K9就起到力限器超载卸荷，对全车安全起到保护作用。在使用时因实际力矩超过额定值的100%而LMI的载荷限制功能和主臂仰角限制功能动作起来时，此报警灯闪烁或点亮，送出报警、自动停止信号，同时起重机的身臂、降臂、起勾动作均被自动停止。信号传到K9继电器，放大器上K9触电闭合，放大器22C接地，螺线管丧失功能，只能实现安全方向动作，危险方向将被终止。K10继电器起到卷扬放绳还剩三圈时对卷扬起保护作用。当卷杨下降到卷筒上只剩下三圈钢丝绳时，三圈保护器开关闭合，相应继电器K10得电，连接放大器上K10触点闭合，卷扬只能做向上起的动作，卷扬向下的动作将被锁死。

    4 结束语

    该项技术的使用，改变传统起重机操作不灵便，故障多，维修不方便。现在我厂的个别产品已使用可编程控制系统，以其强大的功能，优良的性能，良好的耐恶劣环境的能力，集可编程逻辑控制器、比例放大器、模拟量输入A/D模块，继电器输入功能于一体的工程机械专用控制器。

    参考文献：

    [1]魏小林，周建清.PLC编程与应用技术[M].北京理工大学出版社，

    2013.

    [2]肖智东.浅谈机电设备安装调试管理[J].四川建材，2008，34（01）：

    12-13.