关于遥控技术在起重机中的应用

关于遥控技术在起重机中的应用

摘要

当前，各工业部门的企业中有成千上万名起重机司机在工作。司机在起重机操纵室内工作时，往往要受到高温、有害气体和含尘介质以及振动等各种作用。在换班期间，甚至在必需的工艺停车时间内，司机很少离开操纵室。由于这样的原因，司机就不能独自操纵几台起重机。同时，许多企业还缺少司机。应用起重机遥控系统就可解决国民经济中这样一个重要的问题。采用无线遥控方式来控制起重机，将起重机司机从高空移至地面，可直接与检修人员联系共同操纵起重机，从而提高了吊装的精确性和安全性。用遥控器控制起重机的难点在于必须保证设备运行安全、可靠、平稳和动作灵活准确，避免因高温、高粉尘和强电磁干扰等工业环境因素的影响造成遥控系统控制失常和误动作。因此对桥式起重机进行遥控改造研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。本文通过对桥式起重机电器原理的研究和分析，设计出一种应用F-17B型遥控器的改造方案，从起重机的各部分结构和功能出发，保证原有天车的工作性能不变。要能保证天车原有操作功能不变，且遥控器控制线路与原天车控制线路之间要有可靠的连锁保护。选择稳固位置安装接收器，要保证地面操作范围内的人都看见接收器位置。根据现场实际需要，天车、大钩和子钩全都改

为二级延时切电阻起动，小车不切电阻起动。根据以上的设计思路本文详细地介绍了改造后的系统方案图。

关键词:起重机；遥控；改造

1 遥控技术在起重设备中的应用

众所周知，在工业控制领域中，由很多强辐射，高粉尘，高噪声，高温等恶劣环境，操作人员的工作条件异常艰苦。尤其是在厂房内操作桥式起重机的工作人员。在这种环境中长期工作，会患上各种各样的职业病，并且危险很大。有的场合工作中操作人员根本无法进入。而有线遥控又有诸多弊端。为了解决问题，随着电子和计算机技术的发展，工业用遥控器应运而生。起重设备的运动主要由大车行走、小车行走和吊钩升降等三部分组成。传统的起重设备主要通过电机、齿轮箱、制动器以及各种限位开关来实现各种动作，其动作的安全性、可靠性在很大程度上依赖于设备各部分的运行状况和操作者的驾驶水平。遥控技术则是应用频率、幅度、相位等特殊指令，实现对大车、小车和吊钩运动的自动控制。

2 工业遥控器的基本组成及工作原理

2.1 工业遥控器的基本组成

遥控器按其工作原理可分为红外遥控和无线电遥控两种。工矿企业使用的工业遥控器多属无线电遥控。无线电遥控由发射器将按钮信号编码调制后，转换成电磁波信号发出；接收器将接收到的电磁波信号滤波放大后，经解码识别，用以控制继电器，并驱动电器元件和电机，从而实现对起重机械的遥控操作。无线电遥控器主要由发射器、接收器和执行机构3 部

分组成。

1．发射器为便携式，具有体积小、重量轻、便于操作的特性。操作方式分按钮型和摇杆型2 种。按钮型适用于简单的小型起重机，操作指令为8-21 个。摇杆型控制器适用于各类起重机，操作指令为12-52 个。发射器是由可充电电池组来提供电源的。外壳一般用强化塑料制成，耐冲击、防水、防尘、抗油污、体积小、重量轻。

2．接收器主要由天线、高频接收部件、用以处理信号的CPU 、安全回路、输出继电器板等部分组成。接收器收到操作指令后，通过放大、解调、译码及鉴别产生控制信号，输出给执行机构，控制起重机相应机构运行。3．执行机构由继电器、接触器组成，控制起重机相应机构运行。

2.2 工业遥控器的工作原理

发射机中主要由编码电路和发射电路组成。编码电路由操纵器( 操纵开关或电位器) 控制，操作者通过控制操纵器，使编码器电路产生所需要的操作指令。这些控制指令是具有特征的、相互间易于区分的电信号。例如：用频率为270 Hz 的正弦信号作为控制上升的指令，用频率为350 Hz 的正弦信号作为控制下降的指令。另外，还可以应用幅度、相位等特性信号表示各种指令。编码电路产生的指令要载在发射电路产生的高频振荡信号上。发射电路的主要作用是产生载波。接收机由接收电路和译码电路组成。接收电路包括高频部分和解调器部分，高频部分的主要功能是选择和放大接收天线送来的微弱信号，并将信号送至解调器。解调器的作用是从载波上下载指令信号，再需送至译码电路译码。译码电路的工作就是对各种指令信号进行鉴别，并将其送到相应的执行放大电路。执行放大电率，以驱动执行机构，从而使各种机构响应动作，实现对被控目标的控制。

3 遥控操作的优点

1．安全可靠性

传统的起重设备有高空驾驶和地面有线两种操作方式。高空驾驶易发生安全事故，造成设备和人身伤害。有线操作虽然是地面作业，但是操作者与起重设备一起运动，不仅容易疲劳，而且还存在触电的危险。遥控操作，操作者可以在便于观察和安全的位置自主操作，大大减少发生意外的机会，而且每台遥控器的通道( 频率) 和密码不同，在同一场合下多台起重设备可同时工作而互不影响。另遥控系统具有自诊、自检、侦错纠错和自动报警、断电保护等功能，具有很强的抗外界干扰能力，安全可靠性高。

2．工作效率高

操作者可以根据实际情况选择最佳位置观察判断和自主操作，因此定位准确迅速，工作效率可大幅提高。

3．节省人力

在起重设备使用不频繁的情况下，操作者可利用空闲时间兼做其它工作，不需要设置专人指挥。对于需要有两台及两台以上起重设备同时参与的作业，只需要一名操作者进行操作，并且可以做到完全同步。

4．改善作业环境

在高温、多粉尘、有害气体、高空以及核辐射等恶劣作业环境中，操作者可以选择合适的位置，避开恶劣的工作环境进行操作，减轻了劳动强度。

4 本系统中遥控器的选择及其特点

4.1 遥控器选型F-17B

工业用遥控器之要求，与一般家用或简易遥控器有很大的区别。其发射器必须能够承受相当程度的坠落和碰撞，完全防水。其电路设计与一般无线电不同，必须能够抗拒高滤波，传讯于千里，最重要是具备自动频率教正及多种安全防护功能，才能经年累月坚固耐用。

4.2 F-17B遥控器的特点

1．发射外壳：二次成型，整体包含电池盒完全防水防电，可确保按键开关经久耐用。内部发射高频吸震，外部撞击防震能有效保护电子组件。采用特殊功能塑性，能抵抗各种酸检，溶剂及日益老化。一体成型，内凹式字体，按键永久不卡死，字体越用越清晰。2．发射部品：采用高效率，低谐波发射电路，具备省电，高稳定之特点，配合高增益，高Q 植之教正天线，能以微弱的发射功率，传送可靠的讯息。只需用四个 3 号电池，便可连续操作二个月以上。

3 ．编码部品：采用12位原编码晶片，配合时序电路，电压检索，电源控制，模拟线性电路，可执行高速精确编码，减低发射相应的位数。电源控制部分，让使用者无须另外开闭发射机电源，只需如一般有线控制操作即可。当按下任意按键，发射电源自动启动，放开则自动开电，其快速之12位元编码，配合精密的解码电动部分，让动作的传送高速化。如同使用有线控制般的放映敏捷，即使快速操作，亦可胜任，这点对需要精密短距离移动操作很重要。

4．接收部品：使用高选择，高增益，低杂音之窄频接收电路，具备自动频率校正，自动调变修整功能，可在宽广的温度长期运作。配合高Q 值校正天线，更能摈除外来干扰，其频率及校调功能对温度，电压长时间所造成的频率及校正之偏移，能够有效的自动校正，特别是对于如：冶炼场合之发射接收有很大的温度差下，更能表现其优秀性。一般无线电在使用一段时间后往往需要重新校正，F17 具有以上优点，可大幅延长其校正期，甚至经久不需校正，亦可工作顺畅。

5．解码电动部品：采用独家自行开关之解码晶片，把许多高速元件完全浓缩成一只IC，以增进其可靠度及抗干扰性，因为许多的元件需要很长的电线连接，在强烈电场下其电线容易受感应，造成工作停止。这只晶片内含多种安全防护保护，对电码具有很高度的选择判断能力。外加的周边零件，是晶片外的多种安全反复户装置。当晶片或元件发生故障时自动停止输出。此方式不仅对外来的干扰讯号能有效地摈除，即使是内部元件故障也能自动检测停止输出。使其安全性，可靠性大幅提高。

6．接收器外壳：使用单点避震防滴型外壳，装机时间单点固定，不需精确对准。整体部品化，维修不需要任何工具，可快速拆装。

5 F-17B 的组成结构及主要技术指标

F-17B 型遥控器主要由发射器，接收器和终端设备三部分组成，每一部分都有独立的原理图。