蔡俊敏 蔡琦

【摘要】：龍門吊起升機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)集裝箱或吊具升降運(yùn)動(dòng)，它是龍門吊最主要的工作機(jī)構(gòu)。隨著國(guó)際航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)集裝箱進(jìn)出港口提出更高的要求，集裝箱龍門吊的起升高度、起升重量不斷增加。這使得起升機(jī)構(gòu)對(duì)其硬件提出了更高的要求，來(lái)完成如此大的起升量。起升運(yùn)行允許在其中一個(gè)方向起升驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)必須所有的起升運(yùn)行允許在正確的狀態(tài)。起升運(yùn)行允許包括如下控制電源接通，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的操作站復(fù)位。起升/大車（hoist/gantry）停止繼電器閉合通過(guò)溫控開關(guān)檢查的驅(qū)動(dòng)器、起升電動(dòng)機(jī)溫度正常起升許可邏輯允許起升時(shí)，起升機(jī)構(gòu)按照手柄命令的方向運(yùn)行，許可邏輯不成立時(shí)，一個(gè)停止命令將送到變頻器，從而起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生正常的再生停止生。

【關(guān)鍵詞】：起升；保護(hù)；變頻驅(qū)動(dòng)；負(fù)載；矢量

1.緒論

龍門吊起升機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)集裝箱或吊具升降運(yùn)動(dòng)，它是它是龍門吊最主要的工作機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)除了采用集裝箱吊具起吊集裝箱外，還可以通過(guò)吊鉤對(duì)重件、件雜貨進(jìn)行裝卸作業(yè)。龍門吊的起升機(jī)構(gòu)由一組或兩組對(duì)稱布置的起升絞車（分別由一臺(tái)或兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)）相應(yīng)的聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)器、減速器等部件組成，通過(guò)驅(qū)動(dòng)鋼絲繩卷筒進(jìn)行卷?yè)P(yáng)動(dòng)作。由于司機(jī)對(duì)起升高度判斷失誤時(shí)帶重箱全速運(yùn)行可能撞倒前一個(gè)箱子，俗稱“打保齡”。為預(yù)防事故，避免給公司造成重大損失，需要在硬件上加層保護(hù)，當(dāng)起升在三層箱高以下時(shí)，即使司機(jī)以全速操作，小車行進(jìn)也只有30%的速度，一方面確保司機(jī)能安規(guī)定操作，另一方面即便司機(jī)一時(shí)粗心造成誤操作，也有時(shí)間及時(shí)處理避免安全事故的發(fā)生。

2.起升控制

起升機(jī)構(gòu)由一臺(tái)180KW交流永磁變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)額定電壓380伏特，額定轉(zhuǎn)速為760/1700RPM。空載運(yùn)行速度為70m/s,額定負(fù)載運(yùn)行速度25m/s 起升驅(qū)動(dòng)器的額定電流為500A。起升電機(jī)用一套變頻調(diào)速裝置——日本富士 5000VG7S港機(jī)專用變頻器驅(qū)動(dòng)，采取先到先服務(wù)的控制方式（聯(lián)動(dòng)臺(tái)上右邊起升和大車共用一個(gè)十字手柄）, 可分別不同時(shí)地運(yùn)行起升或大車機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)為帶PG矢量控制。

2.1 起升控制過(guò)程

起升和下降各有4至5個(gè)檔位，手柄在不同檔位間變化時(shí)，手柄給PLC的數(shù)據(jù)是連續(xù)變化的。司機(jī)通過(guò)司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的起升手柄手動(dòng)操作，手柄的方向觸點(diǎn)觸發(fā)運(yùn)行方向命令，手柄動(dòng)作時(shí)通過(guò)絕對(duì)值光電編碼器發(fā)送一個(gè)格雷碼至PLC遠(yuǎn)程輸入／輸出摸塊。經(jīng)過(guò)勻加減速運(yùn)算（加減速時(shí)間在程序中設(shè)定）后送到起升變頻器驅(qū)動(dòng)起升電機(jī)。起升電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器將電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋給起升變頻器，而將轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩等信號(hào)發(fā)送至PLC，在PLC中進(jìn)行運(yùn)算，再反過(guò)來(lái)控制電機(jī)。例如在滿載時(shí)，輸出最大恒轉(zhuǎn)矩，可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的170%甚至更高；而在空載或輕載時(shí)，為了提高工作效率，充分發(fā)揮電機(jī)功率，在PLC中利用起升變頻器送來(lái)的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩等信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，模擬恒功率控制，實(shí)現(xiàn)基速以下恒轉(zhuǎn)矩控制，基速以上恒功率控

2.2 起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行允許

運(yùn)行允許在其中一方向起升驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)必須所有的起升運(yùn)行允許在正確的狀態(tài)。起升運(yùn)行允許包括如下

? 控制電源接通，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的操作站復(fù)位。

? 無(wú)驅(qū)動(dòng)器故障

? 驅(qū)動(dòng)器與PLC連接正常

? 無(wú)驅(qū)動(dòng)器變壓器接地故障

? 起升/大車停止繼電器閉合

? 通過(guò)溫控開關(guān)檢查的驅(qū)動(dòng)器、起升電動(dòng)機(jī)溫度正常

? 交流電源正常

? 驅(qū)動(dòng)器空開閉合

? 無(wú)大風(fēng)

起升許可邏輯允許起升時(shí)，起升機(jī)構(gòu)按照手柄命令的方向運(yùn)行，許可邏輯不成立時(shí)，一個(gè)停止命令將送到變頻器，從而起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生正常的再生停止。

當(dāng)起升機(jī)構(gòu)碰到上升極限限位時(shí)，要想退出極限位置，必須在按旁路按鈕的同時(shí)反向打手柄方可退出極限位置。

起升上升允許

起升允許上升運(yùn)行前，必須先滿足上升運(yùn)行允許。

起升上升允許的條件包括

(1) 接上吊具 如果未接上，便使用維修操作。

(2) 在吊具狀態(tài)時(shí)，鎖銷完全閉鎖或開鎖。

(3) 在吊具狀態(tài)時(shí)吊具油泵必須運(yùn)行。

(4) 在吊具狀態(tài)時(shí)上架必須鎖住

2.3 起升高度H

起升運(yùn)行用手柄控制，分別分為上下五檔速度 有手柄發(fā)射信號(hào)給PLC。PLC把信號(hào)傳輸給變頻器來(lái)完成。運(yùn)行時(shí)一般是吊具離地面0.5M來(lái)算到上沖頂保護(hù)18.24M結(jié)束。

3.改進(jìn)方式步驟

3.3.1起升高度的選擇

起升上停止是12.8M 下停止在1M。一層箱子是2m多 我們?cè)谲浖O(shè)計(jì)中穿入數(shù)據(jù)在起升吊具拉到6.5M的時(shí)候，小車向前或向后的速度就有所限制讓司機(jī)有個(gè)反饋時(shí)間

3.3.2小車速度的限制

因?yàn)橛晏?、大風(fēng)天，司機(jī)對(duì)起升高度判斷失誤時(shí)帶重箱全速運(yùn)行可能撞倒前一個(gè)箱子，俗稱“打保齡”。為預(yù)防事故，避免給公司造成重大損失，需要在硬件上加層保護(hù)，當(dāng)起升在三層箱高以下時(shí)，即使司機(jī)以全速操作，小車也只有30%的速度，一方面確保司機(jī)能安規(guī)定操作，另一方面即便司機(jī)一時(shí)粗心造成誤操作，也有時(shí)間及時(shí)處理。

3.3.3外部線路的連接和改進(jìn)

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)我們用凸輪限位實(shí)現(xiàn)這一控制，但現(xiàn)有凸輪開關(guān)的單個(gè)凸輪片觸點(diǎn)行程不夠，如更換凸輪開關(guān)每個(gè)價(jià)格在6000多元，共需8萬(wàn)以上，成本太大，另還存在120vPLC輸入點(diǎn)無(wú)備用及線路布置等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)班組的多次技術(shù)討論分析，通過(guò)起升上減速凸輪限位和兩備用凸輪限位相并接，修改程序及合理布線等方法，解決了以上的難題，以零成本完成了此項(xiàng)改造。

4.結(jié) 束 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)和研究，龍門吊三層箱高小車減速技術(shù)改進(jìn)基本開發(fā)完畢，其功能基本符合公司作業(yè)安全的需求。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我受到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在綜合知識(shí)的選用方面，在程序修改的基本思想、方法方面，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。待系統(tǒng)完善后將具有一定的實(shí)用價(jià)值。

5.參考文獻(xiàn)

［1］蔣國(guó)仁 岸邊集裝箱起重機(jī)[M] 湖北科學(xué)技術(shù)出版社2001年11月

［2］上海振華港機(jī)廠 龍門吊維修保養(yǎng)手冊(cè) [J] 2005年10月

［3］港電教研室 港口電氣控制[J] 2006年4月

［4］黎明森，黃有方 現(xiàn)代港口電氣自動(dòng)化工程技術(shù)手冊(cè)主編[M] 人民交通出版社 2006年4月

作者簡(jiǎn)介

蔡俊敏（1982－），男，浙江寧波人，本科，高級(jí)技師，寧波大榭招商國(guó)際碼頭

蔡琦（1983－），男， 浙江寧波人，本科， 技師，寧波大榭招商國(guó)際碼頭,研究方向：龍門吊的控制應(yīng)用。