为桥式起重机装载“智慧大脑”

背景

随着工业物联网、大数据、人工智能等新兴技术在工业领域的广泛应用，数字化和智能技术正在加速渗透到工业生产的每个环节。桥式起重机作为工业企业物料搬运最重要的设备之一，也在实现自身的智能化蜕变。

山东神州机械有限公司（简称“神州机械”）创建于1989年，是现代化起重机的专业制造商和服务供应商，致力为客户提供“一站式定制化”的起重设备和专业的管理方案，产品广泛应用于装备制造、造纸、能源电力、汽车船舶、金属加工、航空航天、钢铁制造等领域。

为了满足行业的数字化转型需求，特别是针对物料仓库及垃圾处理等应用场景对桥式起重机智能化和无人化的高要求，神州机械将数字化转型作为产品升级的落脚点，以提高产品的核心竞争力，巩固和强化自身的市场龙头地位。为此，神州机械希望与全球领先企业合作，通过引入先进的自动化、数字化和智能化技术，加速智能无人桥式起重机产品的研发和落地，助力客户实现智能制造的同时，在安全、节能、环保和高效方面获得新的提升。

挑战

桥式起重机是工业生产及物流中至关重要的设备，传统手动操作桥式起重机不仅需要忍受高温、高空、高强度环境下的长时间作业，且一旦操作出现失误，轻则造成物料损坏，重则造成人员安全事故和停产损失。安全智能的无人化桥式起重机可以在物料的装卸、运输、存放、管理和控制等环节实现智能化和自动化控制，从而提升作业效率，增强对人员和设备的安全保障。

然而，为高悬在空中的桥式起重机装上“眼睛”和“大脑”，实现准确快速地抓取和运送物料并非易事。桥式起重机在实际运行中，由于惯性的存在，操作不当会导致吊具大幅摇摆，对设备及附近的人员造成伤害，实现定位防摇功能是打造智能无人桥式起重机的核心难点所在。

同时，神州机械希望基于目前车间生产运行中的传统桥式起重机产品进行样机验证。既要保证生产的持续稳定，又要如期完成各项性能调试，对于智能桥式起重机解决方案供应商的项目实施能力提出了更高的要求。

解决方案

凭借先进的技术和丰富的项目经验，罗克韦尔自动化的智能无人桥式起重机解决方案获得了神州机械的青睐。针对客户的各项需求，罗克韦尔自动化为其量身定制了具备定位防摇和能量回馈等功能的智能无人桥式起重机解决方案，方案实现网络拓扑和一网到底，产品涵盖Allen-Bradley® CompactLogix™ 1769系列控制器、PowerFlex® 755TR/755变频器、PanelView™ Plus 7 增强型操作员界面（HMI）等。

此方案的核心部件采用了罗克韦尔自动化带TotalFORCE® 控制技术的PowerFlex 755TR变频器，其控制精度更高、性能更优。该变频器具备能量回馈功能，以及完善的自适应整定、负载观测器和母线观测器功能，其针对位置和速度的双闭环控制功能，特别适用于起重机的应用，可有效解决桥式起重机防摇控制的难点，保证其平稳高效的运行，真正意义地实现桥式起重机的无人化操作。此外，变频器自带的安全转矩控制和安全停车模块对起重机提升提供双保险。

效果

通过采用罗克韦尔自动化的智能桥式起重机解决方案，神州机械完全达到了预期的智能化和无人化桥式起重机控制功能及效果。桥式起重机操作司机可以把工作地点从高空转移到真正的办公室。客户在主控室轻轻点击操作键，即可下单运行命令，车间桥式起重机设备随之自动完成物料入场、取料、智能存料、用料区放料和备料存取等工艺。

具备防摇功能的智能桥式起重机解决方案让智能桥式起重机实现精准无人驾驶的同时，达成了更安全、更节能、更环保、更高效的桥式起重机运行维护目标。其中，PowerFlex755TR变频器的防摇定位和能量回馈功能让桥式起重机运行更加安全，通过实现无人化操作，可将人员夹伤事故的发生率降低为0。PowerFlex755TR变频器的定位精度可控制在+/-3mm之内，通过精准定位，实现一次操作成功，大大提高了生产效率，并可有效优化调度，减少库存，单日发货能力可提高10%~30%，真正实现自动化仓储管理，连续工作效率可提高5%~10%。此外，PowerFlex755TR变频器具备预测性维护功能，可主动监控温度、电压和电流等操作特性，实现自我感知，实时计算关键组件的剩余寿命并将此通知用户，从而避免意外停车造成的经济损失和人员、环境风险。Allen-Bradley®CompactLogix 1769系列控制器作为智能桥式起重机的智能大脑，为桥式起重机提供高效集成的逻辑控制、运动控制、提升定位和安全功能。Ethernet/IP工业以太网则为客户带来更加安全、可靠、快速的网络，并能高效融合第三方设备，大大缩短了开发周期，提高了系统安全性和可靠性。

山东神州机械有限公司董事长和伟对本次合作给予了高度的评价：“罗克韦尔自动化的数字化解决方案满足了我们的需求，为我们打造智能无人桥式起重机提供了极大的帮助。未来，我们将继续携手罗克韦尔自动化，将成功经验与方案应用到更大范围，加快产品的数字化和智能化升级步伐，进一步提升企业的核心竞争优势。”

本次项目的成功是罗克韦尔自动化在智能无人桥式起重机领域的新突破。面对可期的未来，罗克韦尔自动化愿携手重工企业，依托IT/OT融合创新的数字化转型方案，为企业创造安全、节能、环保、高效的可持续价值，共赢数字化未来。