卫华集团起重机电气防摇摆控制技术介绍
《起重机电防摇摆控制系统技术条件》河南省地方标准编制
《起重机电气防摇摆控制系统技术条件》河南省地方标准编制说明一、工作简况1、任务来源为了统一河南省内起重机电气防摇摆的研发、设计、生产、制造和检验等相关环节要求，根据《河南省质量技术监督局关于对2017年第二批拟立项河南省地方标准制修订计划》(豫质监标发[2017]126号，立项编号：20172210558，制定本标准。
2、主要工作过程1）起草阶段2017年3月，接到标准制定任务后，由卫华集团有限公司、河南卫华重型机械股份有限公司、河南卫华机械工程研究院有限公司、长垣县质量技术监督局等单位成立了标准制定工作组.由于本标准是一项新的产品标准，没有可供参考的相关国际标准或国内标准。
标准制定工作组依据目前市场上各家起重机电气防摇摆的技术特点及共性特征，编制了本标准,并于2017年7月完成标准征求意见稿草案。
2017年8月5日至8月10日，长垣县质量技术监督局组织县内各大企业质量、技术和标准化工作人员，广泛征求意见。
于2017年9月15日,标准起草组完成本标准的征求意见稿及编制说明。
2)征求意见阶段本标准的征求意见稿在河南省地方标准公共服务平台网站进行公开征求意见建议，同时将征求意见稿发送至省内外相关方面的专家征求意见建议。
征求意见稿发送专家人，回函个，回函并有建议或意见个，没有回函个专家。
3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等本标准由河南卫华机械工程研究院有限公司、卫华集团有限公司、河南卫华重型机械股份有限公司、长垣县质量技术监督局、XXX 等单位共同负责起草。
主要成员：XXX、XXX、XXX所做的工作：搜集相关资料信息，确定起重机电气防摇摆的术语和定义、工作条件、技术要求、试验方法等内容，编制标准。
二、标准编制原则和主要技术内容的说明1、编制原则以市场需求为导向，与产业政策、行业实际相互协调，规范起重机电气防摇摆系统的技术条件。
贯彻我国相关的法律法规和强制性国家标准，按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规定及相关要求编制。
防摇摆控制
起始状态： 小车速度 vc=V 小车
vc=V/2
vc=V/2
载荷 起始状态： 载荷速度 vm=V vm=V 最大摆角时 vm=V/2 v2=0 v2=0
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防摇控制（开环）基本方法：控制大小车速度
还有其他各种控制小车速度的方法来防摇，例如：
小车： vc=0 加速 vc=V 匀速 vc=V 减速 vc=0 停止 vc=0 加速 vc=V 匀速
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打过一次交道 便是永远朋友
起重机防摇摆及
防摇摆自动定位控制系统
河南卫华重型机械股份有限公司 龚志明
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每台起重机都有载荷摇摆问题！
集装箱起重机的防摇定位
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每台起重机都有载荷摇摆问题！
车间的各种行车的防摇定位
河南卫华 龚志明
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起重机防摇摆控制：一点发展历史
视频3分钟
防摇摆自动定位电气控制系统
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精确防摇摆，精确自动定位
PLC 常规操作 电控电路 系统概要： 双钩，全变频 手动操作防摇摆 自动定位防摇摆
通信总线
主升 变频器 主升 编码器
副升 变频器 副升 编码器
小车 变频器 小车 编码器
大车 变频器 大车 编码器
主升电机
副升电机
摇摆即振动，减摇即减振。机器的减振问题是个 已经研究了几十年，甚至几百年的大课题。
最早的起重机防摇摆控制系统: 90年代, 美国麻省理工学院为 美国能源部国家实验室核反应 堆实验装置的遥控核起重机研 制安装了防摇摆控制系统。
起重机防摇摆控制：一点发展历史
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开发防摇摆技术的公司主要有：
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
起重机防摇装置的介绍
起重机防摇装置的介绍(总2页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除起重机防摇装置的介绍一个好的起重机防摇装置，可以避免碰撞等一系列事故的发生，大大提高了起重机的操作效率和起重机操作过程的安全性。
对起重机的防摇的实现和研究，首先要做好机械方面的防摇设计，从吊具、大车、小车三个方面进行考虑；其次做好电气方面的设计，最终实现装置的精确控制。
吊具的摇摆问题，一直是令起重行业设计和调试人员头痛的一个问题。
起重机在装卸货物时，由于其速度的变化以及外界干扰因素的影响，使吊具前后、左右的来回摆动，在影响生产效率的同时造成一定的安全隐患，最终造成严重的经济损失。
因此，研究一套起重机的吊具防摇系统，实现稳定吊具、平稳操作成为起重机制造商和研究机构一直关注的问题。
一个好的防摇系统能起良好的减摇效果，大大提高了劳动生产率。
近年来，考虑到现代起重机增加吊重防摇控制系统的必要性，对防摇控制方法的理论研究较多，但这些理论方法只要以理论研究和仿真为主导，与实际可行的物理实现还存在一定距离，很多方面的应用还不是很理想。
二、机械式防摇技术机械式防摇技术通过在小车架下安装防摇装置，包括减摇钢丝绳、卷筒和力矩限制器传动链及带单向轴承的卷筒和制动器，通过机械手段消耗摆动的能量以实现最终消除摇摆的目的，从而提高起重机的工作效率。
要控制吊具的摇摆，首先就必须采用合理的钢丝绳缠绕方式，使车架上起升滑轮与吊具上牵引滑轮在同一平面内偏离成一定角度；利用单向轴承控制卷筒的旋转方向，通过实现放绳方向与传动轴相互锁合，保证卷筒只能向钢丝绳收绳方向旋转；在其重机作业过程中，通过对力矩限制器加以持续通电，始终给减摇钢丝绳一个张力，将其卷起，避免减摇钢丝绳的处于松散状态。
当出现吊具摇摆情况时，通过设定弹簧力来调整制动器给减摇钢丝绳的张力，从而保证在不同情况下阻止吊具的摇摆，起到减摇效果。
起重机智能防摆控制技术探讨
・
机 械 研 究 与应 用 ・
起 重 机 智 能 防摆 控 制 技 术 探 讨
巫 波
（ 江苏特种设备安 全监督检验研 究院 先锡分 院， 江苏 无锡 ２４ ２ ） １０ ３
摘
要 ： 重 机 智 能 控 制 和 安 全 生 产 最 重要 的就 是 要 求 实 现 起 重机 小 车 精 确 定 位 和 负载 消摆 同 步控 制 ， 对 起 重 机 起 针
２ 二 维 桥 式 起 重 机 数 学 模 型
Ｌ ｅ 对二 维桥 式 起 重 机 进 行 力 学分 析 ， 用 拉 ｅ… 利
图 １ 三维桥式起重机模 型
负 载坐标 为 ：
ｒ ＝ ＋ ／ｉ Ｏ ｃ ｓ ｖ ｓｎ ｏ Ｏ
格朗 日方程 建立 二 维 桥 式 起 重 机 的数 学 模 型 。如 图
Ｗ ｕ Ｂｏ
（ ｘ ｂａｃ ， ｐ ｃ ｌ ｑｉ ｅｔ ａｅ ｐｒｉｏ ｓｅｔ ｎｉ ｔｕｅ Ｊ ｎ ｓ ｐｏｉ ｅ ｗｕｉ ｒｎｈ ｏ ｅｉ ｕ ｍ ｎ ｆｔ ｓ ｅ ｓ ｎｉｐｃｏ ￣ｉ ｔ ｏ ｉ ｇｕ ｒｖ ， ｆｓ ａ ｅ ｐ ｓ ｙ ｕ ｖｉ ｎ ｉ ｒ ｔ ａ ｆ ｃ ｎ
—
ｓ ｎ ｏ ｔｏ ｆｃａ ｅ ｗｉ ｇ ｃ ｎｒ ｌｏ ｒ ｎ ．
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｅ ａ ｅ； ｐ ｓｔｏ ｉ ｎ ｉ ｓ ｎｇ；ｆ ｚ ｙ ｃ ｔｏ ｒｎ ｏ ｉｉ ｎｎｇ ａ ｔ — ｗｉ ｕ ｚ ｏｎｒ ｌ
பைடு நூலகம்１ 前
言
起 重机 作 为现代 工业 生产 中的重要 搬运工 具 ， 被 广 泛地应 用 于建 筑业 、 口运输 业 、 造业 以及 冶金 港 制 业 等 。在 起 重 机 的运 输 过 程 中 ， 由于 受 到 外 界 阻力 （ 力、 风 摩擦 力等 ） 和起重 机操 作 员 熟 练程 度 的影 响 ， 会造 成小 车 定 位 不 精 确 和 负 载 摆 动 幅 度 大 等 问题 。
起重机定位防摇摆闭环控制方法及系统
起重机定位防摇摆闭环控制方法及系统下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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防摇摆控制
防摇摆控制技术推广
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1. 变频行车性能优越，节能，是发展趋势。起重机防 摇技术一定会得到推广应用。不久的将来每个人都 会说：起重机防摇，那是必须的！
2. 新技术的推广重在宣传和引导。市场和客户还不了 解新技术带来的好处，新技术也不可能一下子完全 成熟，推广新技术是个艰巨的工作。
3. 促销建议：把“标准防摇控制”定为卫华变频桥机 的标准配置。
小车 变频器
小车 编码器
大车 变频器
大车 编码器
主升电机
副升电机
小车电机
大车电机
可选用不同品牌的变频器： 施耐德，西门子，ABB，三菱，SEW 安川，台达，汇川，等
河南卫华 龚志明
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普通桥式起重机防摇摆电气控制系统 精确防摇摆，减摇95%以上
PLC
常规操作 电控电路
系统概要： ✓ 大小车变频 ✓ 双钩 ✓ 无自动定位
通信总线
主起升 副起升 编码器 编码器
小车 变频器
主起升 电机
副起升 电机
小车电机
大车 变频器
大车电机
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变频车安装防摇摆控制系统 需要增加的主要电气元件 精确防摇摆，减摇95%以上
PLC
通信总线
主起升 编码器
副起升 编码器
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对防摇要求不高的行车：新的防摇控制方案 标准防摇摆，减摇90%以上
小车水平 运动位置
载荷水平 运动位置
河南卫华 龚志明
WEIHUA POSICAST控制方法在防摇摆控制的应用
小车水平 运动速度
载荷水平 运动速度
防摇控制（开环）基本方法：控制大小车速度
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POSICAST控制方法在防摇摆控制的应用：加速过程
安全管理之起重机防摇技术
提升设备使用寿命
03
起重机防摇技术能够减少吊重对起重机的冲击和磨损，从而延
长起重机的使用寿命。
05
安全管理中起重机防摇 技术改进方案与建议
针对现有问题提出改进方案
传感器技术融合
自动化控制系统
采用高精度传感器和先进的算法，实时监 测起重机的运行状态，对摇摆进行精确控 制。
研发智能化控制系统，实现起重机自动调 整姿态、速度和加速度，降低人为操作引 起的摇摆。
运营效率。
02
起重机防摇技术原理及 分类
起重机防摇技术基本原理
01
02
03
抑制吊重摆动
通过检测吊重的摆动，采 取相应的控制措施，抑制 吊重的摆动，使其尽快平 静下来。
提高定位精度
防摇技术的应用可以显著 提高起重机的定位精度， 从而提高工作效率和安全 性。
改善工作环境
防摇技术可以减少吊重摆 动对周围设备和人员的影 响，从而改善工作环境。
机械式防摇技术
具有结构简单、工作可靠、维护方便等特点，适用于各种工作场景，尤其适用于大吨位、 高速度的起重机。
电气式防摇技术
具有控制精度高、响应速度快、适应性强等特点，适用于需要精确定位、高效率的工作场 景，如自动化生产线、港口物流等。
液压式防摇技术
具有承载能力强、平稳性好、可靠性高等特点，适用于大型工程、重型设备吊装等场景。 同时，液压式防摇技术还可以与其他防摇技术相结合，形成组合式防摇系统，提高防摇效 果。
安全管理之起重机防 摇技术
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目录
• 引言 • 起重机防摇技术原理及分类 • 起重机防摇技术现状及发展趋势 • 安全管理中起重机防摇技术应用实践 • 安全管理中起重机防摇技术改进方案与建
安全管理之起重机防摇技术
摇摆不仅会影响起重机的稳定 性和使用寿命，还可能对周围 环境和人员安全造成威胁。
摇摆可能导致起重机无法准确 对位，影响工作效率，甚至引 发安全事故。
防摇技术的必要性
为了确保起重机的安全运行和稳定性，防止摇摆 现象的发生，采用防摇技术是必要的。
防摇技术可以减少起重机在工作过程中的摇摆幅 度，提高定位精度和作业效率。
持续改进
企业应持续改进起重机防摇技术，提高安全 性能和可靠性，以满足国际安全标准的要求 。
05
安全事故案例分析
国内外典型案例介绍
国内案例
某钢铁厂在吊装作业中发生起重机失 控事故，导致现场人员伤亡和设备损 坏。
国外案例
某石油钻井平台在起重作业中发生起 重机钢丝绳断裂事故，造成人员伤亡 和环境污染。
算法优化
研究更高效、稳定的控制算法，提高起重机防摇系统的响应速度 和稳定性。
复合控制
结合多种控制方法，如阻尼控制、主动控制等，以实现更全面的 防摇效果。
智能化、远程监控技术的应用
智能化
通过集成AI技术，实现起重机的自主防摇、故障诊断和预测性维护等功能。
远程监控
借助物联网和云计算技术，实时监测起重机的工作状态和防摇系统性能，提高管理效率和安全性。
3
及时更新
企业应及时了解并更新国家和地方的相关法律法 规和标准，确保安全生产与法律法规和标准保持 一致。
国际安全标准与认证
国际安全标准
企业应遵循国际安全标准，如ISO、OHSAS 等，确保起重机防摇技术的安全性和可靠性 。
认证机构
企业应选择具有权威性和公信力的认证机构，对起 重机防摇技术进行认证，确保符合国际安全标准。
事故原因分析
设备维护不当
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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卫华集团起重机电气防摇摆控制技术介绍
在起重机运行过程中，由于受大小车加减速的影响，载荷会出现令人讨厌的摇摆现象。
这种载荷摇摆现象限制了起重机工作效率的提高。
载荷的摇摆也对载荷本身，周围货物，以及现场作业人员的人身安全造成了隐患。
载荷摇摆是起重机搬运物料时出现的固有现象。
自从人类发明起重机以来，防止和消除起重机载荷的摇摆一直是人们渴望解决的重大技术难题。
现代电气控制技术的进步，特别是应用越来越普遍的先进的可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）及变频调速控制技术的进步，提供了解决起重机载荷摇摆问题的一个历史时机。
摇摆和振动有着相同的物理特性。
防摇摆（或称减摇）同机械系统的减振在理论上有着相同之处。
机械系统的减振是个已经研究了上百年的重要技术课题。
50~60年代，O.J.M. Smith（美国加州大学伯克利分校University o California–Berkeley的终身教授），从控制理论着手，提出了一个非常简单，非常有效的Posicast（输入延时比例叠加）控制方法，用于消除二阶线性系统阶跃响应的超调（参考材料【1】和【2】）。
Posicast控制方法为解决机械系统的减振问题提供了一个新的路径。
美国麻省理工学院（MIT）教授W. Seering, N.C. Singer, G. Cook 等在Posicast控制方法的基础上进一步提出了输入整形（Input Shaping）控制方法，并实际应用于机械系统的减振，如：导弹发射架的运动控制，航天飞船方位移动的运动控制，柔性机械手（机器人）的运动控制，计算机硬盘的减振和减噪音等（参考材料【3】回顾了基于Posicast的基本思想进一步提出的各种控制理论和应用）。
Posicast控制方法可消除因需要机械机构快速运动而引起的低频低阻尼的振荡。
此方法应用于针对起重机载荷的防摇摆控制极为适用。
熟练的起重机操作工人在长期的实际操作中，摸索出了一套控制大小车速度，称作“跟钩”的操作方法来消除载荷的摇摆。
操作工进行“跟钩”操作时，给起重机的大小车运行速度操作命令输入了多个延时叠加的加速度
脉冲序列。
它同Posicast控制方法有着同工异曲的效用。
Posicast控制方法在理论上解释了起重机操作工“跟钩”操作方法的防摇摆工作原理。
有了明确有效的控制理论，依靠控制系统的控制精准度，电气防摇摆控制系统能远远超过最熟练的操作工所能达到的更好的防摇摆控制效果。
由于起重机类型和起升穿绳方法的多样性和复杂性，以及载荷摇摆的非线性特性等原因，开发有效实用的起重机电气防摇摆控制系统成为一个世界性的技术难题。
在近20年中，有许多起重机防摇摆控制理论研究的报道，但绝大多数还只是停留在发表学术论文的工作上。
在90年代，美国麻省理工学院（MIT）的W. Seering, W.E Singhose, 和N.C. Singer 利用Posicast控制方法，为美国能源部Oak Ridge, Sandia，和Argonne国家实验室核反应堆实验装置的遥控核起重机，开发研制了起重机电气防摇摆控制系统，并得到好评。
这是最早的起重机电气防摇摆控制应用实例。
1999年美国能源部发布的“创新技术报告” 向社会推荐使用起重机防摇摆控制技术（Swing-Reduced Crane Control，参考材料【4】）。
在工业应用领域，先后开发并推广应用起重机电气防摇摆（又称电子防摇摆）控制系统的公司有Innocrane (芬兰，现已归属Konecranes），SmartCrane (美国)，CePlus (德国，现已归属siemens)，ABB，SEOHO（韩国），等。
但从总体上看，电气防摇摆控制技术还没有得到广泛的应用和推广。
经过多年努力，河南卫华成功地自主研发了起重机电气防摇摆控制技术。
在Posicast控制思想的基础上，河南卫华进一步研发了具有自主知识产权的先进的防摇摆控制方法，提出了一套新的时间最优防摇摆控制理论（见授权发明专利【5】）。
河南卫华开发的电气防摇摆控制系统，通过控制起重机大小车在加减速过程中的速度变化，大幅度地消除载荷的摇摆达95% 以上，具有技术先进，实用可靠，控制效果显著等特点，其防摇摆控制的技术性能指标达到世界领先水平。
电气防摇摆控制系统可大幅度地减少起重机载荷的摇摆，所带来的好处有：
消除等待载荷停止摇摆的时间，提高起重机的使用工作效率;
提高起重机操作运行的安全性，降低对货物及人员伤害的风险;
提高安全运行速度，进一步提高起重机的使用工作效率;
使起重机容易操作，减少对操作员工的培训，减少操作员工的劳动强度;
增加起重机的安全作业空间;
延长起重机的使用寿命。
具有防摇摆控制功能的起重机可广泛应用于各个工业领域，包括：机械制造加工车间，装配车间，垃圾处理厂，钢厂，电厂，造船厂，建筑工地，铁路，集装箱码头，造纸业，冶金业的各种生产车间等。
在实现电气防摇摆控制的基础上进一步开发实现的电气防摇摆自动定位控制技术，可使起重机转变成为一台“起重机器人”，让起重机像机器人一样，把载荷按指定的线路，精确地定点定时运送到任何指定位置，并且在运送过程中以及到达指定位置后，使载荷几乎不产生任何摇摆，为实现物料搬运高度自动化克服了一项必要的、也是主要的技术难关。
起重机电气防摇摆控制技术的成功开发和广泛应用，定能改变人们一直以来对起重机载荷摇摆问题的认知，它将是人类在物料搬运领域技术进步史上的一个重要里程碑。