摘要：目前國內(nèi)在橋式起重機上使用行星齒輪減速器的企業(yè)非常多，行星齒輪減速機的優(yōu)點是可以解決兩臺電機轉(zhuǎn)速不同步的問題。但是行星齒輪減速機在高速側(cè)發(fā)生故障后，由于差速的關(guān)系，在低速側(cè)容易發(fā)生溜鉤現(xiàn)象，是非常危險的。本文著重介紹了在高速側(cè)發(fā)生故障后，如何避免在低速側(cè)發(fā)生溜鉤事故的解決方案。 關(guān)鍵詞：安全生產(chǎn) 橋式起重機 行星齒輪減速機 PLC 1 前言 可編程序邏輯控制器PLC產(chǎn)生于1969年，最初只具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能。英文名稱為：PROGRAMMABLE LOGICAL CONTROLLER，簡稱PLC。隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的快速發(fā)展，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其性能指標也進一步完善，完全適應(yīng)起重機等工作場所的需要?？删幊炭刂破魇且环N專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、算數(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。它代替了傳統(tǒng)的硬接線的邏輯控制電路，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動控制。 本文中所涉及的是西門子S7系列PLC，它的特點是體積小、功能強、時間相應(yīng)快、控制精度高、可靠性好、控制精度可以隨工藝而改變同時具有較大的靈活性和可擴展性，因此被廣泛應(yīng)用到機械制造、冶金、交通、電子紡織、印刷等工業(yè)領(lǐng)域，作為通用的自動控制設(shè)備，它既可以用于單一機電設(shè)備的控制，也可用于工藝流程的控制。它易與計算機連接，維修方便，這是傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)遠遠比不上的。 2 行星齒輪減速機 2.1行星齒輪減速機的工作原理 行星齒輪減速機的齒輪，它們的轉(zhuǎn)動軸線是不固定的，而是安裝在一個可以轉(zhuǎn)動的支架上，行星齒輪除了能象定軸齒輪那樣圍繞著自己的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動之外，它們的轉(zhuǎn)動軸還隨著支架（稱為行星架）繞其它齒輪的軸線轉(zhuǎn)動。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動稱為"自轉(zhuǎn)"，繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動稱為"公轉(zhuǎn)"，就象太陽系中的行星那樣，因此得名。 也如太陽系一樣，成為行星齒輪公轉(zhuǎn)中心的那些軸線固定的齒輪被稱為"太陽輪"， 在一個行星齒輪上、或者在兩個互相固定連接的行星齒輪上通常有兩個嚙合點，分別與兩個太陽輪發(fā)生關(guān)系。內(nèi)齒輪軸線與外齒輪軸線重合，也是太陽輪。 2.2行星齒輪減速機的缺點 由于一套行星齒輪無法滿足較大的傳動比，有時需要二套或三套來滿足用戶對較大傳動比的要求。由于增加了行星齒輪的數(shù)量，所以二級或三機減速級的長度會有所增加，效率會有所下降。另外，由于行星齒輪減速機安裝有差速器，如果是多臺電動機驅(qū)動，它可以調(diào)節(jié)每臺電動機在轉(zhuǎn)速上轉(zhuǎn)速差，保證輸出的穩(wěn)定。但是由于差速的原因，當高速側(cè)發(fā)生故障后，低速側(cè)就完全失去了控制，因為制動器是安裝在高速側(cè)，這是相當危險的，如果這時起重機正在吊運重物，那么重物就會在沒有任何保護和制動的情況下，墜落到地面。 由于行星齒輪減速機存在的這些缺點，對企業(yè)安全生產(chǎn)的影響是非常大的，因此，必須針對它存在的問題，采取必要的措施，以保證企業(yè)的安全生產(chǎn)。我廠所屬的幾部80T以上的大噸位起重機，其起升系統(tǒng)均采用的是行星齒輪減速機，作業(yè)任務(wù)是吊運液體金屬，對其安全性要求相當高，因此國家要求在吊運液體金屬的、屬于行星齒輪減速機的起重機上安裝利用PLC控制的安全制動系統(tǒng)。 3 解決方案 3.1方案原理 采用可編程控制器及編碼器采集電動機和卷筒上的轉(zhuǎn)速信號，通過內(nèi)部程序進行計算，推導出系統(tǒng)目前是否工作在正常狀態(tài)，并做出相應(yīng)的判斷。如果出現(xiàn)機械方面故障，首先切斷起升機構(gòu)的電源；同時發(fā)出指令，通知卷筒上的液壓盤式制動器動作，迅速對卷筒進行制動，來避免安全事故的發(fā)生。 3.2工作原理 首先，選擇一個（1＃卷筒）卷筒的編碼器信號作為基準，每當采集到80個脈沖信號，便將此信號同其他編碼器采集到的信號進行比較。如果沒有誤差或錯誤，則重新開始下一次計數(shù)與比較，如果發(fā)現(xiàn)存在誤差或錯誤，就會發(fā)出動作信號，控制液壓制動器動作將低速的卷筒抱死。 1＃卷筒如果 采集并發(fā)出80個脈沖信號，那么對應(yīng)2＃卷筒也應(yīng)該是80個脈沖信號，我們考慮到機械傳動中存在的誤差，所以給出了故障動作的信號范圍是：≤60或者≥100,即采集信號正常的范圍是在60～100個脈沖之間。1＃、2＃卷筒之間做比較，如果這時兩個卷筒有一個發(fā)生了故障，則脈沖信號的這個對應(yīng)關(guān)系便會被打破，制動器就會動作保護。 同時，卷筒和電機的脈沖信號也在做比較，比較計算的數(shù)值為：80個脈沖×173.5＝13880個脈沖（注：173.5是減速機減速比）。這是為了檢測高速側(cè)的信號，當高速輸入出現(xiàn)斷軸等故障時，也會打破脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系，制動器也會動作保護。同樣考慮到機械傳動中存在的誤差，我們給定的范圍是：≤12000或者≥15000，即高速側(cè)的脈沖工作的正常范圍是：12000～15000。 由于采集的數(shù)據(jù)比較小，經(jīng)過我們的計算，得出：若以1＃卷筒為基準，當高速側(cè)發(fā)生故障時，反映到卷筒鋼絲繩上的長度僅有40cm，可以看出機構(gòu)的動作是靈敏可靠的。 3.3硬件組成 該系統(tǒng)的硬件組成分為機械部分和電氣部分。其中機械部分包括：液壓系統(tǒng)、液壓盤式制動器、油路等組成； 電氣部分包括：西門子S7－200 PLC、差分脈沖編碼器、電氣控制箱、編程用筆記本電腦、屏蔽電纜線等 3.4安裝及維護 由于該系統(tǒng)的特殊作用，因此在安裝時要特別的仔細，特別是編碼器和油路方面的安裝。編碼器一共有四個，分別安裝在兩個卷筒和兩臺電機上，安裝時一定要將編碼器固定牢固，否則將會對數(shù)據(jù)的傳輸造成很大的影響，另外，在和卷筒與電機的軸連接時要注意，軸的中心要盡可能的在一條直線上，如果安裝不好會造成編碼器的損壞以及信號傳輸?shù)腻e誤。其次，在冶金企業(yè)里面，環(huán)境比較惡劣，所有的電氣設(shè)備一定做好防塵工作。 安全制動器是為了在機械傳動故障時，防止起重機發(fā)生事故的最后一道防線，因此維護工作是相當重要的，重點應(yīng)注意以下幾點： 設(shè)備的衛(wèi)生狀況要良好； 檢查編碼器的工作是否正常； PLC的輸入輸出指示燈，工作良好； 人為的制造故障，安全制動器是否可以起到保護作用。 所有的油路和油管連接必須牢固，密封良好。 4 結(jié)束語 我們利用了的一段時間在我廠80T以上的起重機上，凡是起升機構(gòu)是行星齒輪減速機的起重機，全部安裝了液壓盤式的安全制動器。經(jīng)過了幾年時間的運行，除了個別車輛由于參數(shù)設(shè)置的不太準確發(fā)生了幾次誤動作以外，其他車輛均運行良好，為企業(yè)的安全生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。