淺談電比例控制系統在起重機上的使用

孟慶龍

摘 要：大噸位汽車起重機采用了電液比例控制和PLC可編程控制技術，取代了原始的操縱桿操縱系統，完成各種動作的要求，發揮了電器控制響應快、精度高、可靠性好、安全、環保的特點。使系統具有更好的微動性，實現了工作參數數字化系統，系統組態更方便，中噸位產品采用了具有國際先進水平的電比例放大器來控制，百噸級以上產品，采用了具有高度可靠性的PLC可編程控制作為控制系統的核心。由電比例手柄完成起重機的主要操作，包括回轉、伸縮、變幅、起升功能。

關鍵詞：電比例手柄；電比例放大器；比例電磁鐵；儀表盤

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產汽車起重機、全地面汽車起重機、混凝土泵車等為主的國內大型工程機械制造廠家 。生產的起重機市場占有率達到60%以上，并且還在近幾年自主開發了百噸級汽車起重機，填補了國家無百噸級以上汽車起重機生產能力的空白。傳統的起重機控制都是由全液壓控制系統完成，這種控制方式復雜零件繁多，性能低，漏油點多，維修起來不方便等。上世紀末，我廠根據用戶使用及市場變化，先后推出了K系列產品，它采用了所有同噸位國產起重機之所長，克服傳統起重機上的弱點，具有別具一格的控制方式，控制系統也由原來的操縱桿控制系統改為電液先導手柄控制系統。這些先進的設計技術，能不能運用到國產起重機設備上，我與技術人員一起提出大但設想，怎樣去開發設計來完成這項工作，經過努力已經在個別產品進行試用，并投放市場使用，從市場反饋信息看，前期出現了比如卷揚連動、下降發抖，經過分析從根本上解決前期所出現的故障，達到性能的安全可靠。

1 設備改造思想

運用國外先進的零部件對我廠個別產品進行開發研制，取消原有配置，減少整車故障率。

2 改造方案

（1）取消原有的電液控制系統。（2）增加電比例手柄、放大器板、開關、線束、比例電磁閥。（3）對整車系統從新設計。

3 液壓系統的設計

組合閥采用德國布赫生產的電比例控制閥、回轉系統、變幅系統，改為電比例閥控制系統。

3.1 電器系統

主控制系統采用電比例手柄、通過放大器板給電比例控制閥一個300MA-650MA電流來實現各種動作完成，從慢到快實現各步驟的完美操作。力限器采用（PAT）控制系統給起重機操作者提供有效信息，使起重機在設計允許的參數范圍內進行安全操作，還設計安裝了冷暖空調。

3.2 控制系統

工作前先打開電比例系統安全控制開關S4。24V電壓經保險通過S4進入繼電器K1，此時繼電器K1得電，相應電比例工作指示燈點亮，K1繼電器觸點閉合，電壓經過繼電器觸點與電比例放大器板連接，系統得電開始工作。S5、S6分別安裝在先導手柄上，為自動復位開關，工作時只要使用其中一個開關就可以滿足系統的需要。

操縱左手柄做向前或向后方向工作時，可見放大器板對應指示燈點亮。此時電比例閥得到一個300-650MV的電流信號，電比例鐵得電工作，推動主閥閥桿，壓力油通過閥、馬達帶動卷揚作起升或下降動作。

對放大器板調整步驟進行說明，該車設計為從前至后有U1、U2、U3比例放大器板用于控制回轉、變幅以及卷揚。通過電位計反時針變換“斜坡時間A+B”和“斜坡時間C+D”來輸短斜坡時間。以主卷揚下落調整為例，操縱左手柄，向前使之對應指示A閥工作燈點亮，此時用萬用表毫安擋測量AB口（表筆兩跟檢測線分別接AB口與0伏測量口）輸出電壓值，該值乘以二即為對應的電流值，調整對應指示燈電位計（A最小調整口），使測量輸出的電壓值為150MV，操縱左手柄下降到最大行程，使對應指示燈點亮，調整對應指示燈電位計（A最大調整口），使測量輸出電壓值為325MV，而后進行吊重實驗，從新調整至符合要求，所有動作都要用此方法調整以達到性能要求。U3用于控制變幅平衡閥及主卷變量馬達。

操縱手柄進行主卷揚下落，Y18a得電卷揚開始下落隨著手柄從小到大，卷揚的速度也相應的從慢到快，實現完整的工作要求。操縱手柄回到中位，Y18a電磁閥失電，卷揚停止工作，其他幾個動作的要求。如回轉、變幅、付卷揚都用同樣的辦法進行操作。

3.3 主控制線路

該車設計放大器板是一個電流控制卡，精度控制即使在周圍的溫度和電流電壓遭受極大的波動情況下仍然可用，該卡有兩個輸入點（4+-1伏），每個將會用電流信號來激活兩個螺線管。放大器板上除與主控制元件連接外，還連接一些對起重機起有保護作用的輔助元件，繼電器K9就起到力限器超載卸荷，對全車安全起到保護作用。在使用時因實際力矩超過額定值的100%而LMI的載荷限制功能和主臂仰角限制功能動作起來時，此報警燈閃爍或點亮，送出報警、自動停止信號，同時起重機的身臂、降臂、起勾動作均被自動停止。信號傳到K9繼電器，放大器上K9觸電閉合，放大器22C接地，螺線管喪失功能，只能實現安全方向動作，危險方向將被終止。K10繼電器起到卷揚放繩還剩三圈時對卷揚起保護作用。當卷楊下降到卷筒上只剩下三圈鋼絲繩時，三圈保護器開關閉合，相應繼電器K10得電，連接放大器上K10觸點閉合，卷揚只能做向上起的動作，卷揚向下的動作將被鎖死。

4 結束語

該項技術的使用，改變傳統起重機操作不靈便，故障多，維修不方便。現在我廠的個別產品已使用可編程控制系統，以其強大的功能，優良的性能，良好的耐惡劣環境的能力，集可編程邏輯控制器、比例放大器、模擬量輸入A/D模塊，繼電器輸入功能于一體的工程機械專用控制器。

參考文獻：

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