大型架橋機(jī)機(jī)械設(shè)備自動化控制原理

張磊

摘要：本文重點(diǎn)闡述并詳細(xì)介紹大型架橋機(jī)機(jī)械設(shè)備電氣化自動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)控制原理和方式以及自動化控制系統(tǒng)的實(shí)際操作步驟和應(yīng)用效果及意見反饋。

關(guān)鍵詞：大型架橋機(jī)機(jī)械設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)功能系統(tǒng)控制原理

0 引言

大型架橋機(jī)機(jī)械設(shè)備主要用于完成一些國家重點(diǎn)的鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)，如T型梁的架設(shè)以及鐵路軌道的鋪設(shè)，它的構(gòu)造主要有以下幾部分組成：架橋機(jī)前支腿、中支腿、后支腿和架橋機(jī)主梁、下導(dǎo)梁、運(yùn)梁架橋機(jī)臺車、架橋機(jī)起升機(jī)構(gòu)、起重縱移天車、架橋機(jī)液壓裝置、架橋機(jī)電氣裝置及安全系統(tǒng)等。具體的架橋機(jī)工作原理是這樣的：首先是利用架橋機(jī)的前支腿和后支腿作為承載機(jī)構(gòu)，用中支腿來作為架橋機(jī)的尾翼，然后把架橋機(jī)下導(dǎo)梁當(dāng)作是運(yùn)梁的主要通道，通過運(yùn)梁架橋機(jī)臺車把混凝土的箱梁輸送到架橋機(jī)的腹腔部分，當(dāng)架橋機(jī)的活動鋼架經(jīng)過旋轉(zhuǎn)而到位，這時運(yùn)梁架橋機(jī)臺車適時起落，把混凝土的箱梁后端部分放置在架橋機(jī)活動鋼架上，再用架橋機(jī)起重縱移天車把混凝土的箱梁前端部分吊起來，通過運(yùn)梁架橋機(jī)臺車和起重縱移天車把混凝土箱從活動鋼架上提離；通過起重縱移天車對架橋機(jī)下導(dǎo)梁進(jìn)行縱移，借此把混凝土箱梁梁體空間跨讓出來，并把混凝土箱梁放置在墩頂上實(shí)現(xiàn)安裝。為了能夠順利實(shí)現(xiàn)這一工作流程，需要提前精確地計(jì)量和監(jiān)測混凝土箱梁的整體重量、確切方位并及時把握架橋機(jī)各個子系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)變化，必要時隨機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)；而且，對于架橋機(jī)的升降機(jī)構(gòu)和電力裝置、安全系統(tǒng)及液壓裝置都要嚴(yán)密監(jiān)控并不斷協(xié)調(diào)，保證架橋機(jī)工作起來萬無一失，不出現(xiàn)任何意外狀況而失去控制。下面就來具體談?wù)劶軜驒C(jī)各個機(jī)構(gòu)及子系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及操控原理：

1 架橋機(jī)電氣裝置控制系統(tǒng)的構(gòu)成和原理

在架橋機(jī)控制系統(tǒng)這一板塊，由于在線的系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)特別多，而對控制的精度要求又特別高，系統(tǒng)要求的邏輯條件較為尖端精密，因此為了保障電氣控制系統(tǒng)的可靠程度和穩(wěn)定，運(yùn)用了時下最為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)并采用了可以編制程序的邏輯控制存儲電子裝置來進(jìn)行自動控制和調(diào)節(jié)，有了這樣一套科學(xué)的一體化裝置以后就可以實(shí)時顯示并監(jiān)控架橋機(jī)各個主體組成機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)變化，并完成系統(tǒng)自動檢測及系統(tǒng)控制和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)管等一系列系統(tǒng)功能。

架橋機(jī)電氣控制系統(tǒng)的供電方式一般采用的是三相四線式，電壓要求為380伏或220伏。因此一般的市電就不能夠使用，所以需要配備一臺裝置在架橋機(jī)主梁上的功率為3000千瓦的柴油發(fā)電機(jī)和配電柜來給架橋機(jī)運(yùn)梁臺車、架橋機(jī)升降機(jī)構(gòu)、架橋機(jī)液壓裝置配電。

在整個的架橋機(jī)電氣控制系統(tǒng)中，控制核心就是可編程的電子控制器。它的控制方式一般采用多點(diǎn)式分布控制，把架橋機(jī)的所有監(jiān)控點(diǎn)和需要控制的設(shè)備按照相互之間的邏輯關(guān)系劃分成各個子系統(tǒng)，通過集中裝配把架橋機(jī)控制設(shè)備和執(zhí)行器元件關(guān)聯(lián)起來，一方面避免了集中分布時的相互干擾，另一方面方便及時查找可能出現(xiàn)的系統(tǒng)故障，大大地提高了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

架橋機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由五個部分組成，分別是：架橋機(jī)前支腿和后支腿液壓泵站、架橋機(jī)起重天車液壓泵站、架橋機(jī)運(yùn)梁臺車變頻柜及卷揚(yáng)機(jī)變頻柜。架橋機(jī)控制系統(tǒng)主要依靠較為先進(jìn)的邏輯控制電子程序技術(shù)來提高整個電路的穩(wěn)定性和可靠性，通過設(shè)計(jì)的靈活性來保證架橋機(jī)的安全操作和可控性。架橋機(jī)的操作控制信號由控制臺和控制臺遙控器發(fā)出，架橋機(jī)的各個組成機(jī)構(gòu)限位信息信號、運(yùn)梁臺車變頻柜及卷揚(yáng)機(jī)變頻柜運(yùn)行狀況信號、起重縱移天車超重狀況信號以及電氣系統(tǒng)故障信號都按照模擬量的形式錄入到可編程的電子程序系統(tǒng)，電子程序系統(tǒng)再按照事物之間的邏輯關(guān)系和既定程序進(jìn)行一系列的運(yùn)算和處理，通過發(fā)布指令的方式指揮繼電器和變頻器，使得整個系統(tǒng)有條不紊的運(yùn)轉(zhuǎn)和工作。這套可編程的電子程序系統(tǒng)位于架橋機(jī)的控制室內(nèi)，通過一個可觸摸的顯示屏來實(shí)時顯示施工現(xiàn)場所有電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)故障情況的預(yù)警等。對于架橋機(jī)運(yùn)梁臺車的系統(tǒng)操作，則同時采取無線遠(yuǎn)程遙控操作和控制箱原地現(xiàn)場操作兩種方式。至于架橋機(jī)架梁作業(yè)的過程和步驟，則通過主控制室內(nèi)的幾部攝像機(jī)來顯示。

2 電氣自動化機(jī)構(gòu)系統(tǒng)和無線遙控系統(tǒng)

按照架橋機(jī)起升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的工作要求，卷揚(yáng)機(jī)只有同時實(shí)現(xiàn)單動和聯(lián)動才能夠做到平穩(wěn)啟動和無極變速。為了盡量減少發(fā)電機(jī)容量，并盡可能地避免對發(fā)電機(jī)組造成過分沖擊，最好是選取高性能的可控變頻器；同時為了保持卷揚(yáng)機(jī)的同步性，可以給所有的卷揚(yáng)機(jī)配備編碼器跟蹤記錄它的脈沖和速度，精確控制卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。為了減少高次波對發(fā)電機(jī)和變頻器的干擾，可以把電抗器裝在變頻器的輸入端部分，控制強(qiáng)電流的輸入，調(diào)整發(fā)電機(jī)功率。

除了在主控制室監(jiān)控指揮架橋機(jī)運(yùn)梁臺車系統(tǒng)，還可以借助更為靈活便捷的遠(yuǎn)程無線遙控設(shè)備來協(xié)助控制。這套遙控設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，具備接收和發(fā)送兩個功能，只要用手指輕輕一按，就能夠?qū)崿F(xiàn)前、后運(yùn)梁架橋機(jī)臺車向前和向后的單機(jī)或聯(lián)機(jī)運(yùn)行。

無線遙控系統(tǒng)的觸摸顯示屏采取的是最先進(jìn)的觸摸顯示技術(shù)。所有的觸摸功能和操作鍵都在一塊觸摸屏上得以展現(xiàn)，無論是架橋機(jī)電氣裝置的運(yùn)行狀態(tài)還是系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)設(shè)定及變化，或者是系統(tǒng)故障顯示，都將以清晰的圖像的形式呈現(xiàn)出來，便于更為直觀而準(zhǔn)確地了解各項(xiàng)參數(shù)變化，實(shí)現(xiàn)對整個架橋任務(wù)的宏觀布控。即便出現(xiàn)系統(tǒng)故障，也能夠及時發(fā)現(xiàn)和消除。

3 架橋機(jī)的安全保護(hù)裝置系統(tǒng)

系統(tǒng)和人員安全始終是任何企業(yè)和單位的頭等大事和重中之重。從另一個角度講，機(jī)械設(shè)備的安全和穩(wěn)定性由系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和硬件構(gòu)成。對于架橋機(jī)而言，它的每個組成機(jī)構(gòu)都有規(guī)定動作和要求限制。比如架橋機(jī)的油缸和負(fù)載都不能超過一定限制，所以就通過一種叫做電子限位的壓力閥來調(diào)節(jié)。當(dāng)超出規(guī)定動作的限位時，原有的操作就自然停止，避免事故或者危險(xiǎn)發(fā)生，防患于未然。

架橋機(jī)的安全保護(hù)裝置系統(tǒng)包括以下幾部分：起重機(jī)承載重量限制器、起重縱移天車運(yùn)行限位裝置、液壓裝置故障報(bào)警設(shè)置、架橋機(jī)電氣系統(tǒng)電流過壓或欠壓顯示器、架橋機(jī)風(fēng)速報(bào)警裝置、架橋機(jī)防碰撞裝置以及緊急停車裝置等，另外還有各系統(tǒng)斷電歸零保持裝置，遇到突然意外斷電的情況在來電后系統(tǒng)不會自行重啟，保障了安全穩(wěn)定性，防止意外和不幸發(fā)生，保障人員不受傷害。

在軟件安全上，可以對編程進(jìn)行規(guī)定和設(shè)計(jì)，比如：通過可編程的電子控制設(shè)備控制系統(tǒng)運(yùn)行和故障連鎖，對于施工現(xiàn)場的安全設(shè)施進(jìn)行實(shí)時的安全檢測和監(jiān)控，并把檢測的信息信號串聯(lián)起來，提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

當(dāng)架橋機(jī)安全保護(hù)裝置系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障時，一方面通過觸摸顯示屏顯示故障畫面，通過蜂鳴器或者燈光信號來發(fā)出報(bào)警信號；另一方面系統(tǒng)會自動取消或終止一切動作，直到故障徹底消除，恢復(fù)正常的工作秩序。

4 結(jié)語

架橋機(jī)屬于大型的機(jī)械設(shè)備，在現(xiàn)代條件下，無論是橋梁施工還是鐵路鋪設(shè)中，都應(yīng)用越來越廣泛。所以對于操作人員來講，熟練掌握它的結(jié)構(gòu)和操作原理是非常必要且必須的，這樣，一方面有助于我們及時完成道路施工任務(wù)或橋梁的架設(shè)；另一方面還可以保障系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性，保證不出操作事故，使得人民生命和財(cái)產(chǎn)得到保障，從而維護(hù)正常的工作和生活秩序。

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