基于EPEC控制器的履带起重机电气系统研制

研制

摘要

机械电气设计将EPEC控制器融入履带起重机电气系统，利用EPEC控制器的多功能控制模块，实现电气系统的运行管理和监控，保障起重机电气系统安全应用。本文就针对EPEC控制器的履带起重机电气系统进行设计和研究，文章针对EPEC控制器及其特点进行分析，并且对EPEC控制器在履带起重机电气系统设计应用进行分析。

关键词：EPEC控制器；履带起重机；电气系统

履带起重机是当前工程建设中常用的起重机装置，该起重机装饰在应用的过程中，主要依靠下盘履带行走，上部为吊车结构，起到起重吊运作用。社会发展背景下，现代履带起重机应用逐渐增加，工程对起重机要求更高、起重机在近些年一直都在注重电气自动化控制研究，设计完善的履带起重机电气控制系统，对于起重机应用有非常重要的意义，有利于提升起重机电气控制能力，同时也提升起重机电气系统自动化运行效率。如，当前履带起重机电气系统研制时，将EPEC控制器作为电气核心控制系统，并且经实践验证，其技术应用具有实践性作用。

1.EPEC控制器的简要介绍

EPEC 控制器也是当前电气自动化领域中应用的一种控制单元，具有超强的逻辑计算能力、控制能力、数据采集、数据储存以及数据分析能力。研究发现，现代EPEC 控制器具有体积小、自动控制能力强、功能强大等优势。以常规EPEC 控制器为例，配置16/32 位处理器，因此计算能力更强。而实际上，EPEC 控制器能在一个CAN控制系统中作为一个控制器连接不同的传感器和执行元件。控制器多功能的优势特点来自控制器本身的I/O接口、接口针脚最多为52个，适合接入更多功能模块。I/O针脚具有短路保护功能，能够实现接口电路保护。

最后，EPEC 控制器在应用的过程中，具有良好应用能力，采用CAN总线作为网络总模式、采用 PLCopen标准和CANopen，从而使控制器具有更强的扩展功能，在其应用时，能够根据需求不同完成升级，促使其应用场景更加广泛。

2.EPEC控制器下履带起重机电气系统设计分析

本次EPEC控制器下履带起重机电气系统设计分析以80吨级履带起重机为例进行研究。研究该起重机主要结构，并且实践设计EPEC控制器在履带起重机电气系统设计中的应用，保证设计达到最佳效果。

2.1起重机结构研究

该履带起重机采用水冷机械式柴油机系统提供机械动力，设备应用过程中，主卷扬、副卷扬、变幅、回转以及行走结构是以液压系统进行操作，主泵在运行过程中，设计变量调节模块、开始发动机和主泵功率匹配控制，继而达到节能环保的目的。EPEC控制器在履带起重机应用过程中，需要根据起重机实际情况进行综合设计，保证起重机设计应用达到最佳效果。

2.2EPEC控制器电气系统设计

EPEC控制器在起重机电气系统设计中应用，主要包括选型设计、总体结构设计、功能设计等内容。

（1）选型设计

在该履带起重机电气系统设计实施过程中，采用 EPEC2023，2024 可编程控制器。该控制器在应用过程中，以CoDesys软件进行程序编译、控制器具有多个I/O接口、PWM口资源在应用时，以CANOpen和CAN2.0B 总线接口为网络连接关键，从而能够迅速进入工作模式，并且构建数据通信网络，也能够了解履带起重机的运行情况、分析故障问题[1]。

（2）总体结构设计

EPEC控制器在履带起重机电气系统中设计应用，整体结构设计非常关键。在本次整体结构设计主要以传感器限位开关为前端传感开始模块、设计EPEC控制

器双控制形式，形成对液压系统和起重机直接操作系统的设计。机械操作系统以脚踏板、手柄以及面板作为主要操作模块。EPEC控制器以CAN总线为网络模块，工作端连接人机界面、力矩限制器，能够实现EPEC控制器操作，并且给起重机电气系统发出指令。

（3）功能设计

EPEC控制器在履带起重机电气系统中设计应用，主要起到监控、保护以及控制等控制，根据履带起重机自动运行时的主要功能模块，主要设计发动机监控显示功能、发动机与液压系统功率控制功能、系统安全监测与保护控制模块、系统应急控制空能、视频监控与辅助功能，以下是对多种功能进行设计研究。

①发动机运行监控功能。EPEC控制器电气系统能够对发动机运行状态监控，发动机是起重机核心动力系统，发动机出现故障将会直接导致起重机无法运行。因此，针对此种情况，电气系统设计发动机监控功能，运行过程中，EPEC控制器发送发动机数据获取指令，传感器限位开关启动，并且利用传感器获取发动机运行数据。如，设计发动机转速、燃油油位、冷却水温、电瓶电压、主泵压力、副泵压力以及机油压力数据采集能力，获取数据后进行数据机械，继而通过人机交互模块将数据加密解释，确保精准了解发动机运行数据。

②发动机与液压系统功率匹配功能。起重机在运行的过程中，需要发动机与液压系统平行运行。设计双EPEC控制器的主要目的，是对动力模块和机械模块进行综合平衡控制。脚踏板和油门旋钮同时控制，控制器采集踏板信号和电位计信号并通过油门电机控制发动机转速。油门踏板控制方式有缓冲处理。当油门突然踩到底时，控制器会按一定的曲线控制油门电机，发动机转数按一定的曲线上升到指定的转速。

控制系统应用过程中，通过发动机转速参数采集，分析发动机在应用过程中，是否出现失速状态。通过数据解析，发现发动机有失速超量的趋势，立刻降低马达功率，控制发动机的输出和负载功率，确保发动机与液压系统低功率保持平衡，以免发动机运转过快，液压系统无法匹配，造成系统故障问题。

③系统的安全保护功能。EPEC控制器在履带起重机电气系统中设计还其中系统保护功能。保护功能设计时，EPEC控制器能够对限位开关和传感采集的信号进行自动分析，力限器、控制器等能够对通过CANOpen总线与EPEC控制器形成数据交换。保护功能，主要设计不同运行状态的不同预警值、采集数据时，发现数据超过预警值，则立刻发出报警状态。如，系统设置力矩限制器报警值，EPEC控制器采集力矩限制器数据，发现超过报警值时自动对卸荷电磁阀卸荷，切断履带吊不安全的动作；EPEC控制器也可以获取起重机的臂架上下限位控制数据，发现臂架限位控制超过危险值，则需要强制接触数据信息，保证信息系统应用达到最佳效果[2]。

液压系统传感器在应用的过程中，控制器空集空气滤清器堵塞传感器信号都能够直接获取，系统自动对比与定制，发现超过预设值也在相应截面进行报警。

④系统的应急操作控制功能。EPEC控制器在履带起重机电气系统中应用，设计应用应急操作功能，当机械设备出现故障或者出现紧急情况之后，操作者可以启动紧急运行模式，运行模式在应用的过程中，控制器开始停止PWM输出，同时，DO输出也停止，发动机停止运行，报警页面开始自动分析故障问题[3]。

结束语

通过本文设计研究发现，EPEC控制器在履带式起重机电气系统中设计应用具有自动报警、自动控制以及监控运行等功能，满足现代起重机电气系统功能需求，有利于提升履带式起重机电气系统设计优化。

参考文献

[1]蒋恒深, 李洪聪. 基于EPEC的履带式移动破碎机控制系统设计[J]. 矿山机械, 2021, 49(5):4-4.

[2]姜振楠, 王欣, 宋晓光,等. 大型履带起重机起升机构闭式液压集中式补油系统研究[J]. 机床与液压, 2021, 049(007):79-83,96-96.

[3]彭永强, 李为民, 陈红波. 履带起重机闭式液压系统故障排查及分析[J]. 建筑机械化, 2022(003):043-043.