吴昊罡  潘彦宏  步 超

0 结语随着工厂智能化环境的提升，其中的分离式起重机掌控方式亦在由人工掌控向智能化、智能掌控、远距管理组织工作方向产业发展。为适应捷伊消费需求，研发适合起重行业智能化产业发展的掌控技术和商品，通过对国内外智能起重机的智能化掌控技术产业发展状况和消费需求的调研，结合智能化制造、重要信息技术车间的管理组织工作与调度、智能制造加工工艺技术，对起重机的智能化、重要信息技术、智能化的等关键掌控技术的产业发展展开研究。借助智能化掌控技术、重要信息掌控技术、智能掌控掌控技术、互联网掌控技术等工具，起重机械设备的使用、管理组织工作可从单一的人工操作方式、检查向智能化操作方式、新浪网监视、远距保护与掌控相关服务转变，进而形成一全套的分离式起重机智能掌控平台，提升分离式起重机械设备商品的性能与竞争力。

1 智能起重机的特点与机能解析智能起重机可依照工艺技术设置手动顺利完成起重机、搬运等动作，具有电子电路、告警、结构设计模式、手动掌控、远距管理组织工作等机能，具有感知、总体规划、继续执行、协作、学习、统计数据与重要信息服务组织工作等与人相似的智能机能，其研究范畴应包括智能掌控、智能监测、智能管理组织工作以及利用大统计数据展开智能结构设计等方面，所涉及学科有机械设备、电气、手动掌控与检测、重要信息与计算机、智能掌控、分布式系统等。

起重机最基本搬运组织工作由操作方式员依照制造明确要求，前往浪板处所，普降铁环将贵重物品吊取后提升，到达很大高度后按照很大的方向将贵重物品搬运至下一业务流程处所，然后装载。在整座业务流程中，操作方式相关人员要接收不同的制造各项任务命令，判断浪板处所，依照情况优先选择可继续执行的命令，继续执行搬运组织工作将贵重物品送至选定处所，直至顺利完成整座搬运操作过程。在组织工作的操作过程中，操作方式相关人员要使贵重物品在搬运操作过程中姿态平稳、准确到位，还须要起重机运转中是否wound、机械故障，并依照其等级作出不同的反应。起重机的保护需要依照其结构设计明确要求做保护保养，监视系统的结构设计模式为普通用户提供更多直观的重要信息描述，其程序软件具有很大调整、升级的能力，为用户提供更多远距培训与新浪网辅导，提升服务的保密性与组织管理效率。北京叉车出租

智能化的起重搬运设备要独立顺利完成以下组织工作，要从指挥中心获得各项任务重要信息（通讯掌控技术），至相应区域浪板并搬运至指功能定位置（铁环防摇掌控技术、铁环三维功能定位掌控技术、电子零件识别掌控技术、手动计算机系统），实时新浪网监视设备运转状态并作出响应（安全监视管理组织工作掌控技术），统计数据上载至统计网络系统以及新浪网保护（远距监视与服务中心）等。因此，全套设备应具有手动电子零件重要信息扫描、手动优先选择匙羹处所和目标处所、方向总体规划、手动搬运电子零件、功能定位装置、铁环防钟摆机能、手动记录组织管理效率并同时实现报表查询、显示存储机械故障报、与指挥中心展开重要信息交换等机能。配备远距新浪网机能，依照统计数据汇总提供更多告警结果和保护辅导意见，且能同时实现异地新浪网监视和程序修改，上载的统计数据可供西门子公司作为优化结构设计的参考。北京叉车出租

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智能起重机的应用可代替人的体力劳动，代替或部分代替人的脑力劳动，形成人、机、物的交互与深度融合，顺利完成感知、决策、继续执行的全操作过程，并对状态展开实时监视与操作过程记忆，为起重机结构设计提供更多统计数据支持，同时实现成体系的掌控、管理组织工作。

2 智能起重机掌控系统的架构智能起重机掌控系统总体可分为设备级、工厂级、远距管理组织工作级等三级架构，图1 为智能起重机掌控系统的架构示意图。

图1 智能起重机掌控系统的架构示意图

设备级系统即单台智能搬运起重机的掌控系统，为单台智能化起重机单机设备的运转监视管理组织工作平台，负责管理组织工作下属设备的全手动运转，继续执行指挥中心下达的各项命令，并把相关的监视管理组织工作统计数据传送到工厂级平台。设备级平台由单机掌控系统、功能定位与防摇装置、智能化掌控与电子零件重要信息扫描系统组成。单机掌控系统由PLC、结构设计模式、变频器和各种检测元器件等构成。PLC 通过与外部展开统计数据交换，依照计算机系统，驱动起重机各机构运转，同时实现全手动运转与设备监视。结构设计模式提供更多现场级的状态重要信息显示与参数设定机能，显示起重机的供电、机械故障、载荷、铁环位置、掌控模式、检测元件状态、各机构运转状态等主要重要信息。智能化掌控与电子零件重要信息扫描系统通过总线通讯的形式与中控系统同时实现统计数据交换单独运转的系统，同时实现对一台起重机的监视管理组织工作。起重机功能定位与防摇装置依照掌控算法将大车、小车、铁环的位置、速度以及铁环摆角掌控在误差范围内。手动监视与电子零件重要信息扫描系统主要作用是依照电子零件分布情况和工艺技术明确要求在车间内展开各项任务调度，具体负责手动识别电子零件分布情况，向监视系统和起重机掌控系统收发重要信息，依照工艺技术明确要求发布手动运转命令。北京叉车出租

工厂级系统将厂区内各设备级系统与工厂级服务器组成网络，由工厂级服务器实时监视、收集所有设备运转状态，可记录、打印、传输相关运转记录，依照制造明确要求对运转设备展开手动运转制造调度，提供更多日常保护与掌控技术辅导。工厂级平台一般位于整座厂区的主控室内，由一台性能稳定、具有高速处理能力的计算机作为其主要设备，还附带各类通讯设备，如光纤、总线、无线网络等通讯形式。在计算机内部署监视软件、统计数据库软件、智能化制造管理组织工作软件，全套软件负责信号采集、机械故障自检、统计数据存储与管理组织工作、手动运转掌控、重要信息传输等为同时实现安全运转及远距监视的各项机能。设备级平台与工厂级平台之间通过厂级局域网展开互联互通，所有的采集重要信息经由工厂级平台实时读取并汇总管理组织工作。在工厂级的掌控平台上可远距掌控起重机的起动、停止，优先选择手动掌控模式，继续执行的各项任务种类，各类各项任务按优先级高低依次继续执行，同优先级各项任务按时间先后依次继续执行。北京叉车出租

远距管理组织工作系统通过VPN 网络对各工厂设备群展开远距集中监视管理组织工作，可实时掌握各工厂级所属设备的运转状态，对所有设备运转统计数据展开保存，并在管理组织工作中心形成设备统计网络系统，依照设备使用情况评估主要部件的生命周期内，向用户提供更多使用保护建议，并利用大统计数据分析系统协助优化起重机结构设计。

3 关键掌控技术北京叉车出租3.1 安全监视及远距服务掌控技术智能起重机械设备对安全、效率、能耗、成本的明确要求更高，通过应用安全监视及远距服务掌控技术可展开实时机械故障监视，并能开展远距告警，提升起重机行业的安全保障、服务水平和快速响应能力，提升设备保护和管理组织工作能力。起重机械设备安全监视提供更多完善的监视，可长期直接或间接的测量起重机械设备运转参数，同时记录继续执行命令和起重机载重情况，依照这些长期的、实际投入使用的设备的详细参数，起重机的结构设计者、研究相关人员可获取同批次类似型号起重机大量完整可靠的统计数据，结合现场工况展开大统计数据分析，可为优化起重机械设备结构设计提供更多支撑。安全监视及远距服务掌控技术的开发与应用可提升整座起重机体系的管理组织工作能力，进而提升起重机械设备的智能化水平，带动起重机械设备行业自身的产业发展。

安全监视与远距服务掌控技术由安全监视系统、VPN网络系统、统计数据平台及分析系统等部分组成。统计数据平台采用面向服务构架的理念，系统应具有可靠性、可扩展性与可管理组织工作性的特点，能对起重机械设备的电气掌控系统展开远距连接、统计数据收集和统计数据存储。统计数据平台服务器的架构结构设计应遵循安全稳定、实用可靠、掌控技术先进、可扩充性、易用性及可保护性的原则，并综合考虑实际情况、特殊明确要求，形成一套系统的、完整的、全面的、合理的解决方案。安全监视系统同时实现对起重机械设备展开状态和机械故障重要信息展开统计数据采集、统计数据处理和统计数据上载。统计数据平台与安全监视系统采用工业级VPN，建立统计数据平台与每台起重机的统计数据连接，并同时实现了远距保护和升级。

3.2 货物重要信息识别、校验、反馈掌控技术智能制造、智能物流中广泛使用了货物识别掌控技术，该掌控技术包括贵重物品重要信息统计数据的编码、采集、标识、管理组织工作、传输、读取，对不同形式的货物、包装采用不同类型的重要信息识别方法是智能起重机同时实现手动搬运中的关键一环。起重机搬运的贵重物品及类型主要包括：卷（钢卷、纸卷、薄膜卷等）、箱（集装箱、料箱、转运箱等；块—钢板、钢胚、盾构构件等）、捆（钢管、螺纹钢、轨道、型钢等）、盘（电缆、盘条等）、件（斗、包等）、根（轨道、工字钢、H 型钢、梁等）、散状电子零件等。北京叉车出租

常用的识别方法包括条码、REID 射频标签和图像、图形格式重要信息识别掌控技术。各种包装形式贵重物品的随身重要信息存储形式、内容、识别方法等现状和需求，初步确定各类包装形式的重要信息存储、识别的掌控技术方案。包括条码识别、RFID 射频识别、语音识别、光字符识别、磁识别等特定格式重要信息识别掌控技术和图像、图形识别、生物特征识别等图像、图形格式重要信息识别掌控技术。

3.3 吊具防摇掌控技术智能化制造中对分离式起重机铁环的位置精确掌控明确要求较高，但起重机运转操作过程中受到平移机构加减速等因素影响，铁环可能产生较大幅度摆动，这种摆动使对负载的装卸难以功能定位，且存在制造安全隐患。因此，针对分离式起重机防钟摆的研究，对提升制造效率，提升起重机运转的智能化、智能化水平有着深远的意义。

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国外分离式起重机的防摇在工程应用上主要以带摆角反馈装置的变频防摇掌控技术，以摆角掌控算法为核心的变频调速防摇掌控技术，以及依靠速度掌控算法的变频防摇掌控技术三种为主，依托专用变频防摇卡同时实现调速防摇机能。为了满足起重机防摇的需求，国际知名起重设备供应商已经开发出具有防摇机能的变频驱动分离式起重机，部分变频器供应商也开发出基于自有品牌的专用防摇卡件，这些商品的应用极大提升了分离式起重机在运转方面的智能化程度。北京叉车出租

目前，国内业界同仁在分离式起重机防摇算法方面展开了大量组织工作，但相关国产设备在这一应用领域上还存在较大上升空间，亟待使用便捷、通用性良好的变频防摇装置，进一步提升国产设备的智能化程度。

3.4 手动掌控、管理组织工作软件开发针对散料、箱、捆、卷等不同贵重物品的堆放形式和存储明确要求，开发与工况明确要求相适宜的监视管理组织工作系统MES，包括接口子系统、货位库存管理组织工作子系统、贵重物品识别子系统、调度与起重机运转子系统、空间功能定位子系统等。起重机的全手动掌控系统可从掌控室掌控起重机的起动、停止，优先选择手动掌控的模式，继续执行的各项任务种类。

全手动掌控工艺技术结构设计包括了停车、以及多种优先级的搬运各项任务。各项任务按优先级高低依次继续执行，同优先级各项任务按时间先后依次继续执行。例如针对散料堆场的工况，系统需要展开矩阵式分块，找出堆场的匙羹点和堆放点，优先选择堆取点需要获匙羹位的采样统计数据，以采样点的高程、平面位置以及相互间距离作为挑选依据。在优先选择全手动组织工作模式后，全手动掌控系统依照优先级继续执行分配的制造各项任务。在起重机未继续执行制造各项任务时，掌控软件按各各项任务的优先级高低顺序查询该各项任务是否需要继续执行，同优先级各项任务按时间先入先出。当所需电子零件能够用于制造时，生成相应的浪板搬运地址，并启动该各项任务；若无可用电子零件时，手动跳过当前各项任务，转入下一个等待继续执行的各项任务展开查询。全手动掌控系统为全手动运转调度中心，由高性能计算机和其他附加设备构成，协调分配起重机展开泊车、搬运等各项任务。厂内DCS 系统负责提供更多各项任务信号，确定起重机运转方式。北京叉车出租

重要信息服务组织工作软件负责货物库存采集、制造统计数据存储与管理组织工作、起重机各项任务调度、机械故障自检、重要信息传输等为同时实现智能化库存管理组织工作与手动运转的各项统计数据支持机能。设备与掌控系统之间通过厂级局域网展开互联互通，所有采集重要信息经由重要信息服务组织工作软件实时读取并汇总管理组织工作。

3.5 三维空间功能定位掌控技术起重机三维功能定位掌控技术涉及被吊贵重物品的外形监测、空位探测、实际存放位置的一维、二维、三维认址、功能定位方法，以及起重机浪板装置（铁环、货叉、吸盘、抓具、抓斗等）一维、二维、三维认址、功能定位方法。因此，起重机停车功能定位即浪板装置的认址、功能定位方法和被吊贵重物品存放的功能定位方法针对不同贵重物品、不同浪板装置、不同功能定位精度明确要求，应展开相应的传感器与掌控技术方案研究。目前功能定位常用的传感器有：限位开关、接近开关、编码器、条码功能定位器和齿轮齿条功能定位等。北京叉车出租

1）限位开关 这里的限位开关指常用的机械设备接触式限位开关，如直柄式限位开关、十字限位开关、凸轮式限位开关等等，这类限位开关的功能定位精度较低，在复位时还带有回程，通常应用于功能定位明确要求不高的场合。

2）接近开关 不依靠机械设备接触的方式使开关发出信号，常见的有电容式、电感式、光电式、霍尔式等，可应用于功能定位精度不高的场合，在复杂电磁环境中可能会受到干扰。

3）编码器 通过安装在运转机构轮轴上获得其速度、位置重要信息，可与变频器连接作为速度、位置反馈元件，但安装于车轮轴上时会因发生打滑而发生功能定位偏差，可通过使用定点校准的方式消除偏差。

4）条码功能定位器 通过扫描运转路线上的一维条形码获得准确的位置重要信息，功能定位精度可达±1 mm，可支持多种类型的传输、通讯方式。

5）齿轮齿条功能定位 设置一根齿条于轨道梁上，起重机上装有一个与齿条相啮合的带有编码器的齿轮，随着齿轮转动编码器发出功能定位重要信息，用于平移机构功能定位，但应考虑避免因震动等因素导致齿轮与齿条脱节。

3.6 智能化吊具的研制针对散料、箱、捆、卷等不同贵重物品，需要研究各类浪板装置的制造状况、应用情况，研发适合智能起重机应用的手动浪板装置，确定各类贵重物品的手动浪板掌控技术方案。包括铁环、C 形钩、电磁吸盘、真空吸盘、货叉、夹钳、夹具、挂梁、箱式吊具、罐、抓斗、抓具等。针对不同的吊具还可以开发相应的智能管理组织工作系统，新浪网监测抓具的电气、液压、温度、负载、油位、位置、姿态等多种运转状态重要信息，通过无线传输、总线通讯等方式展开现场新浪网监视，并可就地保存至统计数据库。当具有远距连接的条件时，可以通过互联网传送至制造商的服务中心，提供更多进一步的服务支持。北京叉车出租

4 结论智能起重机作为智能化工程机械设备中的一种，目前尚处于探索阶段，但对智能起重机系统展开研究与探索仍具有重要的理论价值和实际意义。本文通过对智能起重机特点和机能的分析，给出了一种智能起重机掌控系统的架构形式以及需要研究突破的关键掌控技术，为进一步开发智能掌控系统展开了必要的探索。在今后还需结合实际工程应用，考虑各类因素的影响，展开更深入的研究。