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1、大型桥式塔架安装控制系统设计大型桥式塔架安装控制系统设计大型桥式塔架安装控制系统设计大型桥式塔架安装控制系统设计第1期(总第152期)2()09年2月机械工程与自动化MECHANICALENGINEERlNG8LAUT0MATI()NN’).1Feb.文章编号:1672—6413(2O09)O卜0¨074一O2大型桥式塔架安装控制系统设计王达华,乌建中(同济大学机械工程学院,上海2oOO92)摘要:介绍了大型桥式塔架的安装过程,分析了其安装控制系统的工作原理瓣j控制策略.考虑到工作环境的复杂性和安全因素.进行了软,硬件模块化
2、设计和可靠性研究,设计了基于xc164cs单片机的液压控制系统,用于该工程.实践表明本系统控制效果实时性强,可靠性高,适用于类似的大型钢结构液压安装.关键词:桥式塔架;可靠性;控制系统中圈分类号:TH213.3;TP273文献标识码:A0引言随着运输业的发展,港口物流量的大大增加,港口的龙门吊越来越大,而用于安装龙门吊的桥式塔架也越来越巨大,对塔架自身的安装要求也变得越来越高.港口大型桥式塔架往往高度达到几十米甚至上百米,用普通的吊车无法安装,这个时候就需要用特殊的液压装置来进行安装.大型塔架在安装过程中要求塔架两边同步提升
3、,安装平稳和可靠.1液压系统工作原理和控制策略1.1工作原理以本项目中的4.2m桥式塔架为例,一套桥式起重塔架包含两副桥式塔架.每副桥式塔架有两个塔柱,每个塔柱包括一个固定在地面上的底节,底节上依次连接的1节标准节加强节,15节标准节及1节顶节.桥式塔架的搭建采用液压同步自升的方式,即通过液压油缸顶升来实现塔柱上套架的爬升,并完成标准节的上加强节安装.此处所说的”同步”,指的是在一副桥式塔架内的两个塔柱.每根塔柱上有两个并联油缸推动套架上升.油缸行程为3370mm,每经过一次”伸缸”,”缩缸”操作,套架可在标准节上爬升3m的
4、距离.经过两次”伸缸”,“缩缸”操作,套架相对于标准节爬升了6m,从而空出一个6m的空档安装下一节标准节.如此循环,直至整个塔架安装完成.1.2控制策略塔架安装时先通过人工在地面上安装底节,然后在底节上吊装标准节加强节.将套架吊装至底节及加强节上,把顶节,小吊机和过渡节,顶梁等都装好之后,即可开始安装塔架.图1为桥式塔架泵站控制系统构成,每副塔柱顶节上有一台液压泵站.每台泵站需要控制油泵电机的收稿日期:2OO8一O9—25作者简介:王达华(1984一),男.江苏人,在读硕j:研究生.启,停,切换三位四通阀,检测油温,液位,位
5、移等,并采用比例阀进行调逐,使系统同步上升.液压系统每个循环控制分为5步:一廿_-.油j油镯箨{位移鬟{器【:器图1桥式塔架泵站控制系统构成(1)油缸全伸,油缸下端的支承梁作用在标准节加强节最上面的踏步上.此时用标准节提升装置提升第一节标准节.提至最高点;然后操作平移电机使标准节移至套架空档中,再控制提升装置将标准节缓慢放下,使其对准并落在下面的加强节上;最后人工将新吊装的标准节通过螺栓连接到加强节上.(2)标准节安装完毕,油缸缩缸,使套架搁置装置踏在标准节踏步上;油缸继续缩缸至全缩状态,保证油缸支承梁高度超过标准节踏步.(
6、3)油缸伸缸,使油缸支承粱踏在标准=踏步上,油缸继续仲缸至全伸状态,保证套架搁置装置的高度超过标准节踏步.(4)油缸缩缸,使套架搁置装置踏在标准节踏步上;油缸继续缩缸至全缩状态保讧E油缸支艰梁高度超过标准节踏步.(5)油缸伸缸,健油缸盖承粱踏在标准节踏步上;油缸继续伸缸至全伸状态,此时用标准节提升装置吊装下一节标准节.一个循环通过两次”伸缸”,”缩缸”动作套架20O9年第1期王达华,等:大型桥式塔架安装控制系统设计.75?上升6m,完成一节标准节的安装.继续循环,直到完成全部15节标准节的安装,然后液压缸全缩,将顶节与最上面
7、一节标准节用螺栓连接.2控制电路设计2.1单片机系统电路设计uJ塔架泵站控制电路的核心模块是英飞凌(infenion)公司的XC164CS一16F20,这是一款高性能的l6位单片机,它拥有128kB的程序flash,6kB的片上ROM,14路AD输入,6路串行接口(2×cAN,2×ASC,2×SSC)和丰富的IO输入输出口.每台就地控制器以一片单片机为核心,用来控制和检测液压泵站的各个功能模块.主控制器上面通过共享RAM的形式,采用两片单片机,一片通过串口采用485通讯方式与计算机进行通讯,另外一片通过CAN方式与下面的就地
8、控制器进行通讯.这种双CPU共享RAM型主控大大提升了数据传输的速率,也解决了单片机片上数据空间不足的问题矗].2.2电路可靠性设计基于安全性考虑,电路设计中采用多种方法以保证安装过程的可靠性:①加入电机启动反馈电路,以保证系统能够检测电机的状态,防止电机未打开的时候控制其它电磁阀,导致油
