大跨度起重機行走機構的驅動往往是采用兩側加裝主動電動機，通過一臺變頻器同時拖動兩臺電動機進行調速控制。電動機廠家在電動機制作過程中因制作工藝受限而不能保證各電動機額定轉速完全一致。這樣就帶來了兩側行走機構一側運行快一側運行慢的情況，起重機運行會出現偏斜現象，即兩側產生速度差，使車輪在運行過程中與軌道產生摩擦，加速輪緣的磨損。

當速度差累積到一定程度便會出現車輪啃軌現象，輕者會出現相應車輪及行走軌道損壞或報廢，導致起重機不能正常運行，更為嚴重時可能會發生人身及機械安全事故。對此GB/T 3811-2008《起重機設計規范》也明文規定：跨度大于40m的門式起重機和裝卸橋應裝設偏斜指示器或限制器。當兩側支腿運行不同步而發生偏斜時，能向司機指示偏斜情況，在達到設計規定值時，還應使運行偏斜得到調整和糾正。

為了解決上述這一問題，必須從兩側的速度控制入手，進而實現運行的速度同步，消除兩側的速度差，抑制偏斜。本文就自動糾偏控制系統的原理起始，列舉了幾種自動糾偏控制系統，配合簡圖詳細介紹了各控制系統的硬件組成及其實現方法。提供給起重機電氣研發（設計）人員及現場操作人員作為參考。

自動糾偏系統的控制原理

下面以采用PLC控制的變頻調速系統的運行機構為例，來介紹自動糾偏系統的控制原理。

自動糾偏控制系統的實現是采用兩臺變頻器對起重機行走機構兩側的電動機分別加以驅動，通過在行走機構兩側增設的一些列檢測裝置，直接或間接檢測兩側電動機的運行速度或力矩，將兩側檢測裝置檢測的結果經過PLC相應的程序算法進行比較運算，分別控制各側的變頻器，對兩側的行走機構運行進行速度補償控制，形成兩側的速度閉環控制。

當兩側行走出現偏斜導致行走輪輪緣與軌道摩擦時，變頻器通過檢測的結果進行速度的調節。通過速度控制，降低相對位置超前一側車輪的轉速，提高相對位置在后一側車輪的轉速，或者保持一側車輪的轉速不變，提高或降低另一側車輪的轉速，使兩側車輪的行程差始終在允許的范圍內。這樣就可以有效的防止啃軌現象的發生。實現兩側行走機構的同步運行，達到自動糾偏控制的目的。

自動糾偏控制系統方案

1 雙側行走梁自由輪編碼器方案

1）硬件組成及安裝簡圖

此方案的硬件組成主要包括：兩臺變頻器、一臺PLC、兩只增量型編碼器、兩臺自由輪、總線通訊組件、兩只清零/復位傳感器、對位點若干等。

安裝簡圖見圖1雙側行走梁自由輪編碼器方案簡圖。

圖1 雙側行走梁自由輪編碼器方案簡圖

2）控制方法

下面結合圖1雙側行走梁自由輪加裝編碼器方案簡圖對控制方法加以說明。

在雙側行走梁上分別加裝自由輪、增量型旋轉編碼器、清零/復位開關等。用PLC控制兩側的變頻器，兩側電動機通過安裝在自由輪上的編碼器與變頻器組成閉環控制系統，兩側編碼器分別檢測各側行走電機的運行速度，并將此速度值反饋至各自變頻器。同時，PLC通過總線系統檢測兩側變頻器的反饋的力矩，經過程序的比較運算過程，將力矩值折算成速度設定值，動態控制變頻器力矩輸出，實現自動糾偏控制。

其基本控制流程見圖2兩側編碼器方案控制流程圖。

圖2 雙側編碼器方案控制流程圖

這里有兩點注意問題：

一是自由輪不能出現打滑現象，可以加裝配重、彈簧頂緊等措施，保證其與軌道面接觸良好。不能用從動輪代替自由輪，更不能以電機主動輪作為自由輪，否則編碼器檢測值不準確。

二是由于起重機行走運行一段時間后，編碼器檢測到的位置信號可能會產生較大的累積誤差，對此，系統配置時在兩側行走梁上分別設置了一只清零/復位傳感器，配合一組或幾組對位點，用于消除累積誤差，確保系統的準確性。清零/復位傳感器盡量不要使用光電開關等受外界干擾產生誤動作的傳感器。

3）方案的優缺點

采用兩側行走梁自由輪加裝編碼器是一種實際應用中較常用的解決糾偏的方案，其控制性能穩定，配置簡單。但不能檢測到兩側的行走梁同時偏斜所導致的整臺起重機偏斜（即俗稱的橫移）。

2 單側模擬量（間隙）傳感器方案

1）硬件組成及安裝簡圖

這一方案的硬件組成主要包括：兩臺變頻器、一臺PLC、兩只模擬量間隙傳感器、總線通訊組件等。

安裝簡圖見圖3單側模擬量（間隙）傳感器方案簡圖。

圖3 單側模擬量（間隙）傳感器方案簡圖

2）控制方法

結合圖3可以看出，在單側行走梁接近首尾兩端位置分別加裝一個模擬量傳感器，這兩個模擬量接近傳感器用來測量端梁相應側與軌道之間的間隙，通過檢測到的間隙大小信號傳遞至PLC，通過PLC內部一系列的運算來判斷起重機的偏斜及橫移狀態，以改變變頻器的輸出速度，校正運行姿態。實現糾偏與校正橫移的自動控制。

3）方案的優缺點

采用此方案，即可檢測偏斜，又可以檢測整臺起重機橫移，控制效果更好。但是，此方案通過檢測行走梁與軌道之間的間隙實現自動糾偏控制，這就對起重機行走軌道鋪設的要求非常高。

3 行走梁端部模擬量（測距）傳感器方案

1）硬件組成及安裝簡圖

這一方案的硬件組成主要包括：兩臺變頻器、一臺PLC、兩只激光測距傳感器、總線通訊組件等。

安裝簡圖見圖4行走梁端部模擬量（激光測距）傳感器方案簡圖。

圖4 行走梁端部模擬量（測距）傳感器方案簡圖

2）控制方法

在兩側行走梁的同一首端或尾端分別加裝一個測距傳感器，測距傳感器根據行走機構實際運行的最大距離選擇相應的量程，長距離時建議選擇長距離激光測距傳感器。此方案與單側模擬量（間隙）傳感器方案相比，只是檢測裝置安裝位置不同，其控制原理相同，在此不再介紹。

3）方案的優缺點

采用此方案，糾偏控制效果好，但不能實現整機橫移糾偏，其配置成本較高。并且當測距傳感器選擇不當，易受環境因素的影響，不能達到糾偏的效果。如選用遠紅外測距傳感器，當遇到大霧、粉塵等惡劣環境場合，會出現糾偏效果不好，或根本實現不了自動糾偏的目的。

結論

本文介紹的三種自動糾偏控制方案在大跨度門機、橋機行走糾偏應用中較為常見。

針對在采用方案一“雙側行走梁自由輪編碼器方案”和方案三“行走梁端部模擬量（測距）傳感器方案”時均可能出現整臺起重機橫移的現象，可以考慮在原方案配置不變的情況下在一側行走梁增加一組間隙檢測傳感器，即與方案二“單側模擬量（間隙）傳感器方案”組合使用，以達到更完善的自動糾偏控制效果。另外可以考慮在行走輪的左右兩側加裝水平導向輪，也可以有效的避免橫移現象的發生。

除了文中介紹的三種糾偏方案外，還有其它幾種糾偏控制方案：如主梁和行走梁之間加裝角位移傳感器、選用帶糾偏卡的變頻器、利用全球GPS定位系統等。起重機電氣設計人員及現場技術人員在方案選用時應根據現場的實際情況、控制需求、成本核算等方面選擇適合的方案，以達到最優的自動糾偏控制效果，從而避免啃軌現象及事故的發生。

本文編自《電氣技術》，標題為“起重機行走機構自動糾偏系統的研究”，作者為王進峰。