電子限位保護(hù)系統(tǒng)在塔機(jī)施工中的應(yīng)用

房海波，李加敖，李洪鵬，謝 鳴，李小松

（1.中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250022；2.山東中建眾力設(shè)備租賃有限公司，山東 濟(jì)南 250022；3.武漢港迪電氣傳動(dòng)技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430040）

塔機(jī)安全保護(hù)裝置對(duì)塔機(jī)安全使用至關(guān)重要。統(tǒng)計(jì)近幾年的塔機(jī)事故案例發(fā)現(xiàn)，安全保護(hù)裝置限位失靈（含人為破壞安全保護(hù)裝置）引發(fā)塔機(jī)安全事故占比超過(guò)80%。目前傳統(tǒng)的安全保護(hù)裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)凸輪或弓形板變形來(lái)觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)斷電，從而控制機(jī)構(gòu)運(yùn)行，具有制造簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但由于其為純機(jī)械式傳感，誤差較大，同時(shí)結(jié)構(gòu)笨重、安裝調(diào)試復(fù)雜，受制于結(jié)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的疲勞及磨損，自補(bǔ)償能力差，對(duì)作業(yè)人員的責(zé)任心及技能素養(yǎng)依賴(lài)性大。傳統(tǒng)的安全保護(hù)裝置自身存在固有缺陷，如圖省事將力矩限位塞住導(dǎo)致塔機(jī)超載倒塔、如作業(yè)時(shí)注意力不集中致使吊鉤沖頂拉斷鋼絲繩。需塔機(jī)作業(yè)人員遵章守紀(jì)，按照塔機(jī)安全操作規(guī)程作業(yè)方可確保塔機(jī)安全使用。受作業(yè)環(huán)境及作業(yè)者素質(zhì)等因素影響，違章作業(yè)時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重的將導(dǎo)致塔機(jī)安全事故發(fā)生。傳統(tǒng)安全保護(hù)裝置的固有缺陷是導(dǎo)致塔機(jī)事故頻發(fā)的一個(gè)重要原因。

為提高塔機(jī)的本質(zhì)安全，降低塔機(jī)安全事故，開(kāi)發(fā)更安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的電子限位保護(hù)系統(tǒng)極為重要。為此，中建八局第二建設(shè)有限公司、山東中建眾力設(shè)備租賃有限公司聯(lián)合武漢港迪電氣公司開(kāi)發(fā)了塔機(jī)電子限位保護(hù)系統(tǒng)，安裝在各型號(hào)、各廠家的塔機(jī)上測(cè)試，效果良好。

1 電子限位保護(hù)系統(tǒng)組成

電子限位保護(hù)系統(tǒng)由電子限位控制器（含整機(jī)機(jī)殼組件、操作面板組件、限位開(kāi)關(guān)控制板組件和傳感器輸入接口組件）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（含安裝在回轉(zhuǎn)、卷?yè)P(yáng)、變幅電機(jī)軸上絕對(duì)值編碼器及安裝在測(cè)力環(huán)軸上壓力傳感器）組成。

限位開(kāi)關(guān)控制器操作面板用5 位8 段數(shù)碼管顯示（圖1），用以顯示相關(guān)參數(shù)及參數(shù)設(shè)置。

圖1 限位開(kāi)關(guān)控制器操作面板示意圖

2 電子限位保護(hù)系統(tǒng)原理

將回轉(zhuǎn)、卷?yè)P(yáng)、變幅電機(jī)絕對(duì)值編碼器及測(cè)力環(huán)軸上壓力傳感器接入電子限位控制器輸入端，將PLC 接入控制器輸出端；控制器有設(shè)置模式和運(yùn)行模式；在設(shè)置模式下，可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和功能設(shè)置，通過(guò)面板設(shè)定或自學(xué)習(xí)功能設(shè)定機(jī)構(gòu)的限位點(diǎn)（如報(bào)警、減速、停機(jī)等），并將各限位點(diǎn)的編碼器值存儲(chǔ)在控制器的FLASH 當(dāng)中作為起重量、起重力矩、幅度、高度、回轉(zhuǎn)角度設(shè)定值。在運(yùn)行模式下，控制器不僅可實(shí)時(shí)并顯示塔機(jī)載荷重量、幅度值、高度值、回轉(zhuǎn)角度、起升力矩等工作參數(shù)，而且能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)與設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器發(fā)出指令，PLC 控制機(jī)構(gòu)做相應(yīng)動(dòng)作。對(duì)于幅度、高度、回轉(zhuǎn)角度設(shè)減速和停止設(shè)定值，當(dāng)數(shù)值到達(dá)減速設(shè)定值時(shí)，控制器對(duì)PLC 輸出減速指令，PLC 驅(qū)動(dòng)變頻器減速。當(dāng)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器對(duì)PLC 輸出停機(jī)指令，PLC 驅(qū)動(dòng)變頻器停止相應(yīng)動(dòng)作。對(duì)起重量和起重力矩設(shè)報(bào)警和停止設(shè)定值，當(dāng)起升載荷或起升力矩超過(guò)額定載荷的90%時(shí)，控制器對(duì)PLC 發(fā)出報(bào)警指令，PLC 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器示警，塔機(jī)各機(jī)構(gòu)運(yùn)行正常；當(dāng)起升載荷或起升力矩超過(guò)額定載荷的100%～110%時(shí)，控制器對(duì)PLC 發(fā)出報(bào)警及停止指令，PLC 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器示警，并停止機(jī)構(gòu)幅度變大、起升、回轉(zhuǎn)功能。

3 電子限位保護(hù)控制器的設(shè)置

電子限位控制器操作簡(jiǎn)單，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求實(shí)時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)；同時(shí)，電子限位控制器設(shè)置有權(quán)限功能，通過(guò)授權(quán)方可調(diào)整參數(shù)。以自學(xué)習(xí)設(shè)置方式為例對(duì)起升高度限位進(jìn)行設(shè)置。

1）進(jìn)入設(shè)置模式，根據(jù)編碼器銘牌參數(shù)設(shè)置編碼器相關(guān)參數(shù)。

2）啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)，使吊鉤下降，選擇運(yùn)行模式，觀察編碼器讀數(shù)，若讀數(shù)增加，編碼計(jì)數(shù)方向不變，若讀數(shù)減少，改變參數(shù)P06編碼器計(jì)數(shù)方向。

3）將吊鉤運(yùn)行到上升終點(diǎn)限位點(diǎn)位置停住，功能設(shè)置選擇F04（正轉(zhuǎn)停機(jī)限位自學(xué)習(xí)）并確定，自學(xué)習(xí)出該位置的值存入控制器FLASH 中（以下同）。

4）將吊鉤上升至減速限位點(diǎn)位置停住，功能設(shè)置選擇F03（正轉(zhuǎn)減速限位自學(xué)習(xí)）并確定。

5）將吊鉤下降至減速限位點(diǎn)位置停住，功能設(shè)置選擇F02（反轉(zhuǎn)減速限位自學(xué)習(xí)）并確定。

6）將吊鉤下降至停機(jī)限位點(diǎn)位置停住，功能設(shè)置選擇F01（反轉(zhuǎn)停機(jī)限位自學(xué)習(xí)）并確定。

7）根據(jù)實(shí)際接線(xiàn)設(shè)置DO 輸出端子功能和DI 輸入端子功能。

8）選擇位置精度值，至此完成設(shè)置。圖2 為塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)限位邏輯圖。

圖2 塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)限位邏輯圖

4 電子限位保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

將電子限位保護(hù)系統(tǒng)先后在QTZ80、QTZ160、QTZ240、QTZ400 系列塔機(jī)上安裝使用，動(dòng)作誤差在2%以?xún)?nèi)，安全可靠，安裝電子限位系統(tǒng)后的塔機(jī)，吊鉤沖頂、超力矩吊裝等安全事故為零，大大提高了塔機(jī)的安全可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

電子限位保護(hù)系統(tǒng)可以與傳統(tǒng)的機(jī)械安全裝置同時(shí)存在。電子限位保護(hù)系統(tǒng)在塔機(jī)上成功使用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)安全保護(hù)裝置的缺陷，提高了塔機(jī)的本質(zhì)安全，使得塔機(jī)“開(kāi)不倒”成為現(xiàn)實(shí)，值得在塔機(jī)施工中推廣使用。