童建佳许威张春杰首钢京唐钢铁联合有限责任公司唐山

摘要：在实际生产中，冷轧连退作业区入口桥式起重机在没有采取任何防撞措施的情况下，频繁上钢卷时多次与连退作业区入口处的剪捆带机械手擦边而过，造成轻微损伤。为了避免更大的损失，需要设计一种或多种该桥式起重机对剪捆带机械手的防撞方法。文中根据现场实际情况设计了两种防碰撞方法，一种是桥式起重机限定区域预防性的控制方法，另一种是桥式起重机安全区域急制动的控制方法，这两种防撞方法对桥式起重机司机分别起到危险提醒和PLC速度强制控制的作用。文中所述防撞方法能有效地防止碰撞剪捆带机械手以及其附近重要设备的碰撞事故发生,保证桥式起重机作业附近重要设备的安全。

关键词：桥式起重机；防撞方法；机械手；预防性；急制动

中图分类号：TH文献标识码：A文章编号：-（）10--04

0引言在钢铁企业中，桥式起重机作为各生产工序的重要设备，数量多，工作繁忙，碰撞事故时有发生。冷轧连退作业区是连续产线，入口上钢卷的桥式起重机连续不停给1号开卷机和2号开卷机上钢卷，而目前在连续开卷的1号开卷机和2号开卷机之间安装了剪捆带机械手，该机械手价值几百万，稍有碰撞，维修费用不菲。为了解决这个问题,需要一种或多种防撞方法。其中有接触式防撞,非接触式防撞和二维车位坐标报警系统等。接触式防撞装置都是机械装置,安全保障距离短，桥式起重机作业刹车后，夹钳惯性大，近距离很容易撞到剪捆带机械手。二维车位坐标报警系统的结构简单,不要太多额外的硬件设备，对桥式起重机司机起到提醒作用，但是适合于有人桥式起重机。作为非接触式防撞装置,研究的比较多的有红外激光原理、超声波原理和PLC程序控制等。本文研究并设计了基于PLC原理的桥式起重机防撞方法,具有结构简单，安装简便，适应于工业现场的特点，能有效地防止碰撞事故发生，保证桥式起重机作业附近重要设备的安全。

1桥式起重机在剪捆带机械手附近作业1.1桥式起重机在剪捆带机械手左侧作业连退作业区入口桥式起重机给1号开卷机上钢卷以及卸尾卷作业在剪捆带机械手左侧。当桥式起重机把钢卷吊至1号开卷机前的鞍座后离开，剪捆带机械手开始剪码放好的待上卷带钢卷捆带，钢卷最外径距机械手的最近距离大概0.8m。

如图1所示，桥式起重机夹钳或夹着的钢卷从机械手左侧而来，惯性很大，驾驶室无法精准目测到钢卷与机械手的距离，易撞到剪捆带机械手左侧，造成碰撞事故。

图1桥式起重机在剪捆带机械手左侧作业图

1.2桥式起重机在剪捆带机械手右侧作业连退作业区入口桥式起重机给2号开卷机上钢卷以及卸尾卷作业在剪捆带机械手右侧。当桥式起重机把钢卷吊至2号开卷机前的鞍座后离开，剪捆带机械手开始剪码放好的待上卷的带钢卷捆带，钢卷最外径距机械手的最近距离大概0.8m。

如图2所示，桥式起重机夹钳或夹着钢卷从机械手右侧而来，惯性很大，驾驶室也无法精准目测到钢卷与机械手的距离，易撞到剪捆带机械手右侧，造成碰撞事故。

1.3桥式起重机在剪捆带机械手后面作业连退作业区入口桥式起重机给1号开卷机或2号开卷机上钢卷以及卸尾卷作业，桥式起重机夹钳夹着钢卷距机械手后边的最近距离大概0.6m。如图3所示，桥式起重机夹钳或夹着钢卷从机械手后边而来，惯性很大，驾驶室无法精准目测到钢卷与机械手的距离，易撞到剪捆带机械手后面，造成碰撞事故。

图2桥式起重机在剪捆带机械手右侧作业图

图3桥式起重机在剪捆带机械手后面作业图

1.4桥式起重机在剪捆带机械手上面作业如图4所示，桥式起重机给1号开卷机上钢卷后给2号开卷机或卸尾卷或给2号开卷机上钢卷后给1号开卷机或卸尾卷时，为了节省时间和距离，习惯从机械手上面经过，易撞到剪捆带机械手的手臂，造成碰撞事故，严重时需要更换机械手臂，造成很大经济损失。

图4桥式起重机在剪捆带机械手上面作业图

2防撞方案设计由于桥式起重机在生产作业中，不可避免地会经过某些地面设备安装区域，夹钳吊具与地面设备不可避免地存在交叉作业。在有人或无人操控桥式起重机控制中，安全区域的划分和预防性控制甚至紧急制动都必不可少。

2.1桥式起重机限定区域预防性控制方法某些钢铁企业中大部分有人操控桥式起重机室内装有一体式电脑设备，电脑一体机内装有定位系统，用于定位钢坯库的钢坯库位和钢卷库的钢卷库位，便于桥式起重机司机作业。

如图5所示，在有人操控桥式起重机室电脑里的定位系统中植入限定区域的报警程序，再给电脑配置讯响器（喇叭或音响）。当桥式起重机行驶至剪捆带机械手外围2m范围内时，讯响器发出声音报警，警示驾驶员有危险，提高驾驶员注意力和警惕性，避免碰撞剪捆带机械手。

图5限定区域报警提醒图

2.2桥式起重机安全区域急制动的控制方法

限位报警系统对于无人操控桥式起重机或有人操控桥式起重机的新手司机以及状态不佳的司机可能不能起到绝对安全的作用。

现代桥式起重机控制系统多由PLC加变频器的组合来实现精确控制行走，且安装格雷母线或激光雷达定位系统进行辅助，可应用于有人或无人操控桥式起重机，为此设计了一种安全区域急制动控制方案，将安全区域c划分为禁行区、缓速区、减速区、自由区等4个等级。

如图6所示，矩形4外围为自由区，矩形3至矩形4为减速区，矩形3至矩形2为缓速区，矩形2至矩形1以及矩形1范围内为禁行区。当桥式起重机大车或小车在自由区行驶时不受限制，司机正常行驶；当桥式起重机的大车或小车从矩形4行驶向矩形3，定位系统侦测到安全区域等级的变化，PLC根据预先制定好的减速策略控制变频器输出，将电机转速降低，使桥式起重机夹钳移动速度控制在30m/min；当桥式起重机大车或小车从矩形3行驶向矩形2，定位系统侦测到安全区域等级的变化，PLC根据预先制定好的减速策略控制变频器输出，将电机转速再次降低，使桥式起重机夹钳移动速度控制在15m/min；当桥式起重机大车或小车从矩形2行驶向矩形1，定位系统侦测到安全区域等级的变化，PLC根据预先制定好的减速策略控制抱闸停止桥式起重机运行，以达到急制动控制的目的。

1.剪捆带机械手范围2.待上钢卷内围3.待上钢卷外围4.开卷机工作区栏杆范围5.2号开卷机带上卷6.1号开卷机带上卷7.1号开卷机8.2号开卷机图6剪捆带机械手安全区域等级图

2.3PLC系统控制技术如图7所示，PLC系统循环扫描桥式起重机大车和小车坐标，坐标是否在矩形4范围之内，如果不在范围4则返回继续扫描；如果在范围4则减速，同时继续扫描是否在矩形3范围内。如果不在范围3则返回上一等级扫描；如果在范围3则缓速，同时继续扫描是否在矩形2范围内。如果不在范围2则返回上一等级扫描，如果在范围2停止运行。

图7PLC控制系统流程示意图

3结论本文根据现场情况设计了两种防碰撞方法，一种是桥式起重机限定区域预防性的控制方法，当桥式起重机司机驶入限定区域时，桥式起重机室内电脑显示屏和声音输出报警提醒桥式起重机工，有危险小心驾驶。另一种是桥式起重机安全区域急制动的控制方法，采用PLC程序控制，桥式起重机在剪捆带机械手的不同距离范围转变成不同速度，甚至到达机械手附近0.3m范围强制抱闸停车。第一种方法简单有效，成本低，适合有人操控桥式起重机；第二种方法需要对现有桥式起重机进行改造，增加硬件设备，适合有人或无人操控桥式起重机，能有效防止碰撞剪捆带机械手及其附近重要设备的事故发生，确保桥式起重机作业附近重要设备安全。

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