【摘要】水电站厂房桥式起重机是电站的重要设施之一，其运行操作通常需要起重机操作人员与地面指挥人员协调配合，经多次才能完成一次起吊过程。本研究跟据松江河小山电站桥式起重机的操作现实情况，通过植入PLC技术、变频技术、非接触式位置自动识别技术对原有桥式起重机进行了系统改造，实现了桥式起重机能够自动走位，解决了起重机起重过程需多人参与、行走缓慢、工作效率低等问题。其成果可作为案例在水电系统中推广。
1、引言
水电站厂房内都安装有吊装大型部件的桥式起重机，其运行通常需要起重机操作人员与地面指挥人员协调配合，经多次反复才能完成一次吊装操作。因此，桥式起重机的行走操作很大程度上依赖于操作人员的实际工作经验，尤其是在机组检修起吊转子时，需要众多人在发电机机坑内协助完成，即便调配经验丰富、技术娴熟的操作人员，完成一次大部件的吊运工作也需要多次位置调整，而且动作慢，工作效率低。因此，本文跟据松江河小山电站桥式起重机的现实情况，通过PLC技术、变频技术、非接触式位置自动识别技术对原有桥式起重机行走定位进行系统改造研究，以期实现桥式起重机能够自动走位，解决起重过程需多人参与、行走缓慢、工作效率低等问题。
2、自动定位系统的实现
2.1系统技术原理
松江河小山电站桥式起重机行走机构包括沿厂房主轨道行走的大车和垂直于厂房主轨道行走的小车，其操作内容主要有启动、左行/右行、升 速/减速变档、停止等。系统改造前，这些操作内容完全由手动完成。即手动启动桥机的行走机构(大车或小车)，根据操作任务及行走距离、速度等情况适当进行变档操作，升速或减速，到达指定目标位置时提前操作停机。桥机操作全过程都需要操作人员集中精力并根据工作经验实时进行位置判断之后采取有效操作。自动定位系统采用位置检测系统自动实时检测桥机行走位置，并将位置信息送入位置控制PLC进行运算与逻辑判断，对桥机行走进行有效控制。在原有电气控制系统基础上增加自动定位系统，包括非接触式位置检测系统、位置控制PLC和人机交互HMI等。
当有桥机操作任务时，在HMI上输入操作指令，并将目标位置送入位置控制PLC，PLC则启动并控制大/小车变频器驱动电机行走。在行走过程中位置检测系统实时检测桥机大/小车行走位置并反馈至位置控制PLC，直至到达目标位置时停止。
2.2系统设计
自动定位系统主要由PLC、变频器、HMI及位置检测单元组成。
PLC是自动定位系统的核心控制单元，以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。同时，由于它具有体积小、功能强、程序设计简单、维护方便等优点，而且适应恶劣工业环境，具有高可靠性，因此已成为现代工业的三大支柱之一。
本系统采用西门子S7-300 PLC用于实现桥式起重机行走逻辑控制、信息**/传输。桥机行走速度控制采用变频技术，变频器全数字式参数设定，能够对电动机参数自动识别，实现自适应矢量控制。变频单元主要由整流（交流变直 流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据PLC输出指令及电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能调速的目的。系统通过HMI，传送操作指令，实现桥机行走机构的定位操作、控制及各项安全保护，并能够实现微调。同时显示桥机运行及操作过程的重要数据及系统参数，包括距离目标点距离显示、当前桥机行走位置、桥机运行状态、行走电机运行工况等信息。对桥机操作内容自动保存，形成完好的数据库，便于生产管理。
位置检测单元主要采用RFID非接触自动识别技术，通过利用无线电波来进行通信，自动识 别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，操作快捷方便。它与传统识别技术相 比，具有远距离快速识别，数据存储量大，数据可更新等优势。该项技术在其他车载定位系统中也有成功应用。
3、系统运行及效果
松江河小山电站桥机控制系统改造后，在2#机组检修中进行了应用。在起吊转子大部件操作中，由于原有桥机大车及小车停止位置均由桥机操作人员根据地面指挥人员指定定位，因此需要在发电机坑周围安排10－15人同时监视转子起吊过程，以防转子磁极磕碰定子铁芯。而应用了桥机自动定位系统后，则仅需要在机组中心线X方向和Y方向安排2人监视即可，节省了大量人力，经济效益显著。并且，桥机操作人员只需在司机室HMI端输入桥机到达目标位置，在桥机行走过程中不需要有任何判断与操作，使劳动强度大幅下降，提高了操作准确性和效率。
4、结语
鉴于桥式起重机在电站中的重要作用和特殊性，以及传统的操作观念，多数水电厂桥式起重机仍然采用手动、多人配合的操作方式。便利机械（上海）有限公司通过研究报告提醒用户：此研究报告，可作为案例在水电系统中推广，对提高现有水电站自动化水平具有实际应用价值。