步履式换步过孔型架桥机的电气控制系统是实现多机构协同作业的核心枢纽，通过分布式控制网络与模块化设计，确保支腿升降、纵移过孔、箱梁吊装等复杂动作的精准执行。以下从系统架构、核心模块及协同机制展开说明。
一、分布式控制网络架构
系统采用PLC - 工控机分层控制模式，由主控制器（如西门子 S7-400 系列）、区域控制器（如行走控制器、吊梁控制器）及远程 I/O 模块构成三级网络。主控制器通过 CAN 总线与各区域控制器实时通信，实现数据交互与指令分发，通信速率可达 1Mbps。例如，行走控制器通过 CAN 总线接收主控制器的位移指令，同时反馈行走轮组的速度信号，形成闭环控制回路。
二、核心控制模块功能
主电气柜控制器：负责动力电源分配（380V/50Hz）与液压油泵电机驱动，通过变频调速模块（如 ABB ACS880 系列）实现 0-3.4m/min 无级调速，配合涡流制动系统保障重载下放安全。
操作室控制器：集成 12 英寸工业触摸屏（如西门子 TP1200），显示主梁倾角、支腿压力等实时数据，并支持手动 / 自动模式切换。遥控器通过无线通信模块（433MHz 频段）实现 100 米范围内远程操控，与本地控制形成冗余。
安全监控模块：采用独立 PLC（如三菱 Q 系列）构建安全回路，接入重量传感器（精度 ±0.5% FS）、行程限位开关（重复定位精度 ±2mm）及风速仪（测量范围 0-60m/s），当支腿压力偏差超过 5% 或风速大于 12m/s 时，自动触发声光报警并切断动力源。
三、传感器网络与数据采集
系统部署多类型传感器矩阵实现全工况监测：
位移监测：拉线式位移传感器（精度 ±0.05% FS）安装于支腿油缸活塞杆，实时反馈行程数据；编码器（分辨率 1024 脉冲 / 转）集成于纵移电机轴端，监测主梁位移。
压力监测：应变式压力传感器（量程 0-60MPa）分布于前支腿、后支腿液压油路，通过模拟量输入模块（16 位 AD 转换）将信号传输至 PLC，实现支腿受力均衡控制。
姿态监测：双轴倾角传感器（精度 ±0.1°）安装于主梁端部，当倾角超过 3° 时，系统自动触发调平程序，通过支腿油缸补偿高差。
四、执行机构驱动方案
电机驱动：纵移电机（功率 75kW）采用矢量变频器控制，配合行星减速机实现 0.1-3.4m/min 无级调速；起升卷扬机（功率 45kW×6 台）通过变频调速 - 涡流制动系统，实现重载下放时的 “超静” 控制（速度波动≤±0.5%）。
液压控制：电磁换向阀组（如力士乐 4WE 系列）由 PLC 数字量输出模块驱动，响应时间≤20ms；同步阀控制信号通过模拟量输出模块（±10V）调节，确保四支腿位移偏差＜10mm。
五、安全冗余设计
硬件联锁：支腿油缸的机械锁与液压锁双重锁定，防止因油管破裂导致沉降；纵移轨道两端安装机械式限位开关（如欧姆龙 D4V 系列），与 PLC 软件限位形成双重保护。
电源防护：采用三级配电系统（总箱 - 分箱 - 开关箱），总断路器（额定电流 630A）具备短路保护（脱扣电流 5In），分箱漏电保护器（动作电流 30mA）覆盖所有动力回路。
应急响应：司机室与支腿操作点设置急停按钮（红色蘑菇头式），按下后 0.1 秒内切断所有接触器线圈电源，同时触发液压系统卸荷阀动作。
六、协同控制逻辑
系统通过状态机模型实现多机构互锁：
过孔流程控制：支腿油缸顶升→后支腿解锁→纵移电机启动→位移传感器反馈到位→前支腿锁定→重复上述动作。
吊装同步机制：四吊点的重量传感器数据经主控制器计算后，通过模拟量输出模块调节各卷扬机变频器输出频率，确保四吊点载荷偏差＜3%。
曲线架设补偿：转向油缸位移信号通过 CAN 总线传输至主控制器，经坐标变换算法（如 D-H 变换）计算横向偏移量，自动调整横移油缸行程，适应最小 140m 曲线半径。
该系统通过分布式控制网络与模块化设计，实现了复杂工况下的高效协同。例如，在武汉天兴洲长江大桥施工中，系统通过 PLC - 工控机网络实现 700 吨钢桁梁的三点同步起吊，桁梁姿态偏差控制在 ±5mm 以内。电气系统的可靠性直接影响架桥效率，其核心在于通过 CAN 总线与冗余设计，将离散的机械动作转化为精准可控的运动链。
