超聲波傳感器在大跨度起重機中的應用

　　摘要：利用超聲波傳感器檢測車輪與大車軌道距離進行糾偏
　　關鍵詞：超聲波傳感器糾偏
　　中圖分類號：TH213.5文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)06(b)-0000-00
　　
　　隨著國內機電產品的制造能力的加強，大噸位大跨度起重機需求也越來越多，伴隨著跨度的增大，起重機大車啃軌的故障也越來越多，造成車輪早期磨損，影響起重機的安全和企業的正常生產。為此現在在大跨度起重機自動糾偏系統普遍運用，消除和避免大車啃軌現象。自動糾偏系統普遍采用絕對值編碼器作為檢測元件，通過測量大車兩側車輪運行的距離來判斷之間的位移偏差。但由于實際使用存在著測試輪的加工精度、運行距離的長度、以及大車運行中本身振動等原因，容易產生積累誤差，從而影響糾偏的效果。伴隨著超聲波傳感器技術的發展，其檢測精度、動態響應時間、動態穩定性的提高。利用超聲波傳感器可以彌補絕對值編碼器實際使用中的不足之處。
　　
　　1 元件的選用
　　1.1 超聲波傳感器的選擇
　　超聲波傳感器能提供4-20ｍＡ電流信號或0-10Ｖ電壓信號。有多個廠家生產，如P+F、BANNER等，其中P+F的超聲波傳感器具有檢測范圍可設定、變化曲線平滑、價格合適，為用戶優選。
　　1.2 變頻器的選用
　　起重機大車為恒功率負載，生產廠普通選用帶低速轉矩提升功能的電壓型變頻器，如日本的安川、瑞典的ＡＢＢ、德國的西門子及丹麥的丹佛斯等。其中ＡＢＢ變頻器具有較合理的價格，完整的理論計算書及輔件推薦值，有利于用戶合理選用。
　　
　　1.3 ＰＬＣ的選用
　　整機對PLC要求具有極高的可靠性、抗干擾性，強大的通訊能力，豐富的擴展模塊功能，豐富的指令集和便捷的操作。而SIEMENS PLC在這方面尤為特出。
　　
　　2 運用實例
　　保證大車不啃軌，就是控制大車車輪輪緣與軌道之間的間隙，如果車輪輪緣與軌道側面的間隙，保證在一定的值的范圍內，就可以避免啃軌。通過調節大車兩端的變頻器的輸出速度進而調整大車運行的直線度，保證大車車輪輪緣與軌道之間的間隙。
　　2.1 系統組成
　　(1)檢測元件：超聲波開關，4只
　　 功能：對車輪與路軌之間的距離進行測量
　　超聲波開關技術指標：模擬差輸出4—20mA
　　 檢測精度0.5mm
　　 檢測距離 30--300mm
　　 響應時間 30ms
　　 防護等級 IP65
　　
　　(2)回饋方法：PLC模擬量模塊 1組
　　功能：對超聲波開關輸入的信號進行實時分析，根據偏差量對大車信號進行控制。
　　PLC模擬量輸入模塊技術指標： 分辨率 0. 1mm
　　響應時間5ms
　　防護等級IP20
　　(3)執行元件：大車變頻器2只
　　功能：根據PLC輸出信號，控制大車2只變頻器的輸出頻率，進而控制大車速度，保證車輪與路軌之間的距離，實現大車不啃輪。
　　ABB變頻器技術指標： 動態精度0.3-0.4S
　　頻率精度 0.01HZ
　　開關頻率 8KHZ
　　 防護等級 IP21
　　2.2 布置方式
　　將四只開關，布置在同一端梁側，其中兩只為一組，布置在主梁與端梁側，兩只之間距離控制在1000mm左右，避過路軌板連接的尺寸。
　　2.3 工作原理
　　2.3.1 正常運行
　　大車運行時，四只超聲波開關實時對路軌與車輪之間的間隙進行檢測，信號送入PLC。當偏差超出予置值（1.5m