全地面起重机支腿故障的诊断方法

全地面起重机一般安装4个垂直支腿和4个水平支腿。其作业范围宽广，作业环境复杂，振动、温度和电磁干扰等均可引起计算机网络输入、输出、通信等环节发生故障，致使支腿无法按照设定的方式运动，造成起重机无法完成吊装作业。本文以起重机左后垂直支腿无法伸出为例，从电控角度对控制方法、故障诊断流程和3种典型故障排除等方面进行分析。

1.起重机支腿的网络控制方法

起重机支腿的网络控制方法如图1所示。在计算机网络中处于逻辑最高位的P1控制器确认起重机底盘液压系统能够正常工作后，由左支腿操纵面板或者右支腿操纵面板向P3控制器的输入端口发出支腿动作请求信号；P3控制器确认该输入信号有效后，通过计算机网络通信，把数据打包并向总线发送；安装在驾驶室内的P1控制器，从总线接收到P3控制器发送来的支腿动作申请信息后，首先进行是否执行动作的逻辑判断，如果允许动作，则向总线发送建立支腿压力数据及相应的支腿伸缩动作指令；安装在起重机前部的P2控制器从网络总线读取支腿伸缩指令，首先向控制器针脚输出垂直或水平支腿压力控制信号，驱动对应的垂直或水平支腿压力电磁阀，给支腿伸缩系统提供对应的油压。

另一方面，如果牵涉到左前水平支腿、左前垂直支腿、右前水平支腿、右前垂直支腿等支腿动作，P2控制器控制对应的针脚输出高电平，控制对应的支腿伸缩；如果牵涉到左后水平支腿、左后垂直支腿、右后水平支腿、右后垂直支腿等动作，安装在起重机尾部的P4控制器从网络上读取相对应的支腿伸缩指令，控制对应的针脚输出高电平，控制对应的支腿伸缩。所有支腿动作的输入、输出指令，分别由P1、P2、P3和P4控制器向总线发送，仪表盘上P5显示器读取数据后进行状态解析，显示起重机支腿各种动作的当前状态值。

图1

2.支腿故障诊断流程

支腿伸缩动作由计算机网络中各个控制器根据输入、输出状态，按照预先设定的程序，驱动液压系统的电磁阀，继而控制液压缸完成伸缩动作。支腿故障诊断需要借助安装在驾驶室内的P5显示器，读取当前网络通信状态、各个相关端口状态以及测试当前电压等手段来完成。

（1）动力系统输入的确认

支腿故障诊断流程的第一步要先启动发动机（见图2），把变速器置于空挡，然后将取力器结合，为支腿伸缩提供动力。如果系统认为取力器脱开，所有支腿操纵即失效。

图2

（2）支腿操纵电路故障的诊断

在起重机控制系统确认已经挂上取力器后，操纵左支腿操纵面板的有效开关，则“支腿操纵有效指示灯”点亮。若该指示灯不亮，观察P5显示器上P1和P3控制器的总线通信是否正常。如果通信不正常，则应检查控制器的电源、通信线路等，修复后使P1和P3控制器能够进行总线通信。

在P1和P3控制器能够正确进行网络通信后，操纵“支腿操纵有效开关”，若P5显示器确认输入无效，应检查该开关是否关闭，或该开关到P3控制器的输入针脚的输入线路是否有故障。如果支腿操纵有效请求的输入正常，则应检查“支腿操纵有效指示灯”。 在P3控制器没有损坏的情况下，可能是指示灯故障或输出线路的短路、断路。

图3

（3）判断支腿伸出开关输入的有效性

在支腿操纵有效后，如果操纵左后垂直支腿伸出开关，P5显示器上没有读到输入有效，则应修复该开关或输入线路。当系统确认左后垂直支腿伸出输入有效后，P1控制器首先对各个输入、输出状态进行判断。

若因该开关无法自动复位、线路短路等原因引起P1控制器发出“4个垂直支腿全伸有效、4个垂直支腿全缩有效、左后垂直支腿缩有效”等信号，系统会因为输入矛盾，不向网络上发出左后垂直支腿伸出指令。如果支腿输入没有冲突，P1控制器则向计算机网络发送允许动作指令。

（4）支腿伸缩压力的建立

如果P2控制器发生通信、供电和死机等故障，其将停止工作或者无法从网络上读取左后垂直支腿伸出指令。待线路修复、通信正常后，P2控制器将按照P1控制器的指令，驱动对应的针脚（见图3）给电磁阀供电，电磁阀得电后液压系统自动把压力调整到设定值。

（5）液压缸伸缩电路控制

P4控制器直接管理左后垂直支腿动作，故障诊断方法同P2控制器。如果在P5显示器上显示通信正常（见图4），P4控制器将按照程序要求，控制左后垂直支腿伸出电磁阀端口输出24 V直流电。如果电磁阀从P4控制器到输出线路短路、断路，或者电磁阀的搭铁线路虚、阻抗大，电磁阀将无法工作。

图4

系统正常后，液压油经过液压泵、P2控制器调压、P4控制器控制流向及垂直伸出方向，即可完成左后垂直支腿伸出动作。

3.网络控制支腿典型故障

（1）网络通信故障

支腿动作的前提是计算机网络通信正常，若P4控制器（见图4）通信在P5显示器显示“故障”，一般是控制器断电和通信线路故障。

P4控制器断电的主要原因为保险丝熔断、导线断路器断路、搭铁线路虚以及插接件安装不到位等。只有24 V直流电供电正常、搭铁良好，P4控制器才能按照设定的程序周期进行工作。

如果P4控制器供电线路正常，需要对通信线路质量进行确认。CANOPEN总线通信介质一般为带屏蔽的双绞线，一根总线高（CAN_H），一根总线低（CAN_L）。 CAN_H正常通信电压一般为2.8 V直流电，CAN_L正常通信电压一般为2.5 V直流电，CAN_H和CAN_L之间一般存在0.3 V直流电的电势差。在起重机断电时，CAN_H和CAN_L之间电阻值应为60Ω，且CAN_H、CAN_L不得搭铁。

如果P4控制器供电正常，通信线路可靠，仍然显示P4控制器通信故障，可能是P4控制器程序不正确或控制器的通信端口损坏。

（2）支腿动作混乱故障

支腿动作混乱是指“支腿操纵有效指示灯”亮后，指定开关不能控制对应的支腿伸缩。例如操作左前水平支腿缩开关，却出现右前水平支腿、左后垂直支腿同时伸出的故障。该故障的主要原因有2个：一是由于开关卡死，二是由于插接件进水、导线短路等引起连电。

诊断时可以借助P5显示器观察对应的输入状态进行诊断。首先应检查左、右支腿操纵面板开关，按下开关后松开，看复位是否正常；其次检查左、右支腿操纵面板后面的插接件是否有水渍、锈蚀、短路等问题；再次检查P3控制器上输入针脚是否有水渍、锈蚀、短路等；最后检查线束中间是否因磨损、挤压而引起断路、短路。

（3）输出电磁阀搭铁不良故障

若在P5显示器上读取对应支腿控制电磁阀输出有效，取力器工作正常，支腿却不能按照要求伸出的故障，则需要对电磁阀的搭铁进行检查，可能是机架搭铁松动、电磁阀插针悬空、搭铁并线点过多等造成阻抗大。

通常情况下，电磁阀搭铁线与机架之间的阻值小于0.5Ω，电磁阀即可以正常工作。电磁阀插座处信号线与搭铁线之间的电压值即为控制器标准输出值。

基于计算机网络控制的全地面起重机支腿的故障诊断，需要对起重机的机、电、液系统综合考虑。在具备丰富的机械传动、液压传动、电气控制、计算机控制和网络通信知识的基础上，通过对具体故障进行合理的数据采样、分析、判断，才能取得满意的诊断结果和处理方案。

(作者地址: 江苏省徐州市铜山路165号   徐州重型机械有限公司底盘研究所  221004)