中国起重行业自动化产品应用状况分析

    作为典型的OEM行业，起重机械行业涉及的机型较多。整体而言，大型起重机基本都是由PLC实施控制功能，而国内一些中、小型港口的起重设备仍在采用继电器-接触器控制系统俗称常规控制系统，并涉及到大量的低压配电产品和传动产品。

    因此，在自动化市场的描述上，我们主要通过两个维度来进行细分。第一是产品维度：描述PLC、HMI、低压变频器、低压电器的市场规模。第二是机型维度：造船起重机、港口起重机、散料输送设备、冶金专用起重机、电力专用起重机等不同类型起重机械的自动化市场规模。在数据上，我们对这两个维度进行了交叉，从而较为细致的描述自动化市场的规模和细分。

    起重行业自动化产品应用介绍

    起重行业的自动化产品主要应用在起重机械的电控系统中，起重行业的电控系统主要包含工控产品、配电产品、中压变压器、外围设备四部分。本报告将对工控产品和配电产品做出详尽的描述。

    工控产品

    工控产品主要分为四类：主控系统、驱动系统、上位系统（ＨＭＩ）、传感器。

    主控系统

    起重行业的主控系统分为两类：传统控制器和可编程逻辑控制器（PLC）。

    传统控制器

    继电器-接触器控制系统俗称常规控制系统。由于其控制过程较为直观、维修人员易于掌握、初期投资相对较小，目前在国内一些中、小型港口的起重设备仍在采用。它的缺点是能量指标差、设备体积大、元件种类多、元件之间连线多、时间继电器整定值整定困难或不精确、更改控制逻辑困难。在大型控制系统上目前已很少采用。[page]

可编程逻辑控制器（PLC）

    可编程序逻辑控制器(PLC)已广泛应用于起重行业各类设备中，相对传统控制器，它有以下优点：1)功能强大，性价比高2)硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强3)可靠性高，抗干扰能力强4)系统的设计、安装、调试工作量少5)维修工作量小，维修方便6)体积小、能耗低。

    应用特点：

    根据产品类型和吨位的不同，一台起重设备上可能会配置1-4台PLC。大中小型PLC在起重行业都有应用，岸桥、龙门吊等大型设备商PLC的控制点数多达数千，普通起重机主要使用小型PLC。

    行业要求：

    起重行业对PLC的网络组件的抗干扰能力要求比较高。港口的盐雾、粉尘，冶金环境的高温、粉尘等都会对设备造成影响，因此要求设备都有涂层板。

    应用领域：

    在所调查的产品中，除了比较低端的冶金桥机使用比例较低（中小型产品只用低压电器）外，其余产品基本都使用PLC。

    主要品牌：

    驱动系统

    起重行业的驱动方式分为五类：直接启动、软启动器、定子调压、转子子串电阻驱动器、变频器。

    软启动器：

    目前软启动器主要应在斗轮堆取料机等设备上驱动大功率的皮带机或斗轮。[page]

  定子调压、转子子串电阻驱动器：

    定子调压调速是在变频器推广之前比较好的调速方案。它电机调速范围不大，这种调速方法必须补串电阻，以扩大调速范围，但机械特性较软，稳定性差。但定子调压驱动器的设计充分考虑了冶金行业高温、高粉尘的适用环境，驱动器在70度能正常共作，控制电子版涂有防护涂层，免受导电粉尘影响。

    变频器：

    常用的300KW以下变频器一般为单传动方式，300KW以上多用多传动方式。

    应用特点：

    一般起重设备上至少配置4台变频器。一般为单传动方式，即单台变频器包含整流器、逆变器、制动单元等部件。但大型的起重装卸设备上往往采用多传动系统。

    行业要求：

    主要技术要求有位能负载，动态相应，矢量闭环，过载能力等。此外变频器的IP防护等级也要求比较高。其中提升机对变频器的要求最高，上、下行不能产生“溜钩”现象，性能上零速时需要输出至少150%以上的额定转矩。同样要求设备都有涂层板。

    应用领域：

    冶金桥机变频器使用率较低，多用定子调压。另外，在散料装卸设备商，变频器的使用率也较低。

    主要品牌：

    西门子MASTERDRIVES(6SE70系列)，ABBACS800系列，安川G7系列，施耐德ATV71系列，RockwellPF700系列等。另外，一些国产品牌，比如台达、汇川（振华用）等也占有一定份额。[page]

    上位系统（ＨＭＩ）

    应用特点：

    大多数用于起重机机械行业的HMI都配备了触摸屏。

    行业要求：

    高抗干扰能力的网络，具高要求的防尘、防震、防冲击能力。用于港口机械的HMI必须超过10英寸的真实色彩,因为电控室很高,在三面强光的照射下工程师将会看到死角。

    应用领域：

    HMI不是那么受欢迎,只有少数高端的设备在使用。

    主要品牌：

    Pro-face,Delta,Weinview,Omron,Siemens,Schneider等。

    传感器

    应用特点：

    起重设备用传感器包括：位置传感器，有限位、接近、激光和编码器等；此外还用称重传感器。经常采用的有荷载传感器，角度传感器等。

    行业要求：

    起重行业对传感器的要求主要是可靠性高，对位移传感器要求较高的分辨率，对角度传感器要求较高的精度等。另外，起重行业会要求使用特殊的重载型编码器。[page]

    应用领域：

    国家质监局令（2007），起重设备上必须配备传感器产品，否则不能出厂。

    主要品牌：

    施迈赛，Omron

    配电产品

    LV仪器用于起重机设备的主要包括断路器、熔断器插头,接触器、刀开关、控制继电器、控制器、电阻等。此外,负荷感应器和角速度传感器也是常用。

    应用特点：

    断路器：在电流为1600A或以上时使用AVB。当电流低于1600A时通常采用MCCB或MCB。ELCB通常用于电力线路维护。

    接触器：接触终端通常是三或四柱。用于直流或交流电路。出口到国外的接触器的电压与频率与国内所使用的不同(国内电力频率为50赫)。

    行业要求：

    高可靠性和灵活性,工作时间长。

    应用领域：

    通常用于辅助机构。

    主要品牌：

    国内品牌有上海人民机电设备工程有限公司、天水213。国外品牌包括施耐德、西门子、ABB等。