深圳職業技術學院學報
２０１１年第５期
港口貨櫃吊具電纜隨動系統改造
顏全生 ，丘
俊２（１．深圳職業技術學院工業中心，廣東深圳５１８０５５；２．赤灣貨櫃碼頭****，』『爾深圳５１８０６８）
摘要：針對港口貨櫃岸橋吊具的電纜因岸橋吊隨動系統不太可靠，使電纜頻繁跑出電纜筐，直接影響
岸橋吊作業的現狀，使用ｐｌｃ和丹佛斯ｖｌｔ５０２２變頻器組成的自動控制系統對其進行改造，較好地優化了港口貨櫃岸橋吊具系統功能，提高了作業效率．
關鍵詞：吊具電纜變頻器；電纜隨動系統中圖分類號
文獻標識碼：ａ
文章編號
近年來，隨著國內外貨運量的急劇增長，作為國際化貨櫃碼頭對其整體裝置的作業效率要求不斷提高，而整體裝置作業效率是來自各單
繼續］二作可導致電纜被拉斷，造成岸橋 ３的功能火效，岸橋吊具就會停止作業，給港口的經濟及服務質量造成很大的損失．
吊具電纜隨動系統經過改造後，ｆ
ｕ纜隨動
臺裝置作業效率總和，所以提高單台裝置作業效率才是提高整體裝置作業效率的關鍵．某港ｌ］有
系統由吊具電纜緩衝器、電纜卷衙、磁滯聯軸器、２臺拖動電動機構成．新改造吊具電纜系統成ｌ，２所示．
批在２０世紀９０年代從瑞典引進的貨櫃岸橋
吊，在早期設計橋吊司機室與吊具連線的電纜是用筐裝電纜，保證吊具與電纜隨動性，這種方式不但隨動性差，還常常因為司機從地面快速提公升
１．１吊具電纜緩衝器
吊具電纜緩衝器安裝在ｆ
一ｆ的架 ｊ，州
具電纜起到緩衝作用，抗效能強、小易使電纜執行中過松造成事故、可住惡劣的大風人 ｃ』作業，具有跟隨性好的特點．１．２ 電纜捲盤
電纜捲盤安裝在小車頂上，用水收放仃 『ｉ
吊具或海面的風力過大常常使吊具的電纜從筐中跑出，直接影響吊車的正常執行．跑出的笨重
電纜不是一兩個人就能將電纜重新放回筐內的，需要四五個人的力量才能將其放回３ ｍ多高的電纜筐，費力費時，所以有必要對原有的體系進
行改造．
電纜．吊具電纜捲盤＿ｌ作原理：岸橋ｍ兒動時電纜隨動系統就工作，在捲繞電纜時，變頻動機通過磁滯聯軸器、減速箱來驅動電纜捲盤轉動．機轉速由變頻控制器控制．電機輸ｈ｛轉速梢人丈際所需轉速，２個轉速之差即為磁滯聯軸內磁碟之間滑差．當吊具無提公升動作或整機為火狀態
１吊具電纜隨動機械結構
在碼頭貨櫃起重機裝置中，岸橋吊具的電
纜是貨櫃岸橋吊的電源線，對吊具的電纜工作是非常重要，它的可靠性直接影響岸橋吊的ｊ下常工作．由於吊具電纜是柔性連線，所以動盪大，容易出現左右上下晃動，如果吊具的速度沒有及時控制好，很容易使電纜從電纜筐內跑出，若跑
時，在制動器的作用下，電纜小會或 『『ｊ作
用而鬆弛．釋放電纜時，電動機拖動電纜捲盤轉動，這時電機輸出轉速全程小於實際所需轉述，
々出的電纜掛在作業中的船艙導槽等地方，這個地方對操作司機的視野是模糊區，如沒有及時發現，
速差使磁滯聯軸器內兩磁碟產牛滑差，磁滯 『，ｆ＜ｊ作用保證了電纜在下降過程巾保持張緊，鬆弛．
收稿日期
作者簡介：顏全啦（１９５５一），男，天津市人，副教授，主要研究方向為電氣｝｛動化控匍
第５期顏全生，等：港口貨櫃吊具電纜隨動系統改造
２７１．３磁滯聯軸器
磁滯聯軸器ｌ】］分兩端，其中一端是與電機前端相連線另一端與減速箱相連線，調磁滯聯軸器兩端間隙的大小可以調整電動機輸出的扭矩．其工作原理：在乙個由數塊永久磁鐵組成的磁碟對面，放置一乙個由強磁材料製成的感應盤，中間留有空氣間隙，磁碟上有乙個多極交替的磁場，當２個盤之間出現轉速差時，磁碟將交替磁化的感應盤，產生乙個抗拒滑差的扭矩，實現了兩盤之間的「磁聯接」，從而達到了傳遞乙個基本恆定的
扭矩，如圖３所示．經減速後帶動卷盤旋轉，將電纜捲繞到電纜卷盤內．
圖１電纜緩衝器
圖２吊具電纜隨動系統一正轉
ｃ一反轉
圖３磁滯聯軸器結構圖
１．４拖動電動機
由變頻器控制電動機給磁滯器提供動力，經減速箱後帶動電纜捲盤．
２吊具電纜隨動系統硬體設計
２．１吊具執行引數
吊具電纜隨動系統執行引數設計如下：最大提公升速度最大提公升高度：６３ ｍ；最大提公升加速度：０．７５ｍ／ｓ；
電纜計算質量電纜最大直徑硬體電路設計
在改造前對控制系統的各項效能與指標進行測試分析作為設計的依據．硬體電路由變頻器、ｐｌｃ主機、ｆｘｏｎ一３ａ模組、電動機、制動器（２臺），制動電阻器一套以及相關繼電器和變壓器、宅氣開關等．
１）２臺５．５ｋｗ電動機共用一台２２ｋｗ變頻器進行拖動，實現吊具電纜捲盤的公升降及水平運動．在
變頻器內部的直流母線上並接了一整套制動單元及制動電阻來吸收再生能量．
２）吊具電纜隨動控制系統用日本三菱公司
的ｐｌｃ作為系統邏輯控制，主要功能是接收訊號及控制驅動輸出訊號．需要採集貨櫃岸橋吊車的主系統輸出吊具提公升高度及吊具提公升速度的訊號，然後訊號通過計算將訊號值轉換成４～２０ ｍａ輸出給變頻器的模擬訊號接收端子．ｐｌｃ
不斷的掃瞄更新當前值，對整個電纜隨動系統進行實時可靠安全的控制．
３）按吊具電纜執行的要求對控制電路進行設
計，由變頻器、ｐｌｃ與模擬電路組成的控制系統如圖４所示．
圖４ ｐｌｃ電路組成控制系統
２８深圳職業技術學院學報
３．２三菱ｐｌｃ的程式設計
第１０卷
３吊具電纜隨動系統軟體設計
在進行系統軟體設計時根據吊具電纜隨動系統的特點進行軟體編制．本系統用三菱公司作為開發平台，進行軟體程式設計ｐｊ對整個隨動控制系統進行邏輯控制．３．１吊具電纜隨動系統程式程式設計
控制系統是按吊具執行而電纜隨之運動．從
三菱ｐｌｃ的模擬量模組採』＋ｊｆｘ１ｎ一３ａ［５ｊ足輸入／一輸出特殊功能模組，對模組的內部功能引數ｂｆｍ進行設定．對變頻器¨６ｊ的３３個引數進行砈定，這裡就不贅述．
吊具的高度、速度訊號處理程式如卜：
把ｈ００００ 入ｂｆｍ＃ｌ７
表示選擇輸入通道１；
把ｈ０００２ 入ｂｆｍ＃ｌ７
橋吊的主控系統採集的吊具執行速度和高度訊號．吊具的執行引數由橋吊的訊號送到日本安川公司的ｃｐ一３１７的ｐｌｃ，通過ｃｐ一２１６模組將吊具提公升電機的引數送到速度編碼器．經ｃｐ－３１７運算後輸出４～２０ｍａ模擬訊號通過司機
啟動通道１的ａ／ｄ轉換；
讀取ｂｆｍ＃０的 ｝值』１：儲存到暫存器ｄ６０；
把ｈ０００ｌ入ｂｆｍ＃ｌ７
室的模擬量輸出模組輸出到吊具電纜捲筒控制櫃內的三菱ｐｌｃ擴充套件特殊功能模組ｆｘｏｎ一３ａ輸入端．ｐｌｃ把吊具的速度和高度轉化為電纜盤上的位置，以確定電纜的運動半徑，進而把吊具運動速度轉化為角速度，決定電纜捲盤上驅動電機的速度．從橋吊的主系統採集的開關量訊號有：起動上公升訊號、起動下降訊號、主鬆繩訊號、復位、上公升訊號等．ｃｐ一３１７ｐｌｃ［ｊ輸出為１１０ｖ，與下位機電壓不等通過繼電器將２個ｐｌｃ聯結，保證執行可靠性．按吊具電纜隨動系統工況編寫系統執行流程圖，其結構如
圖５所示．
表示選擇輸入通道２；
把ｈ０００３ 入ｂｆｍ≠≠１７
啟動通道２的ａ／ｄ轉換；
讀取ｂｆｍ＃０的訂值並儲存到暫存器ｄ６５；
把ｄ８的內容入ｂｆｍ＃１６，
這將被轉換為模擬量；
選擇通道；
把ｈ００ 入ｂｆｍ １７示啟動ｄ／ａ轉換．
該功能模組，是一種ａ／ｄ，ｄ／ａ轉換『休化模組．因為當前只使用一塊擴充套件模組，「ｋ０」塊緊靠ｐｌｃ的第乙個位置，稱「０」號模組．
模系統執行
］口［速度反饋制動器釋放檢測
位置檢測運算
位置檢測運算
製運器執行檢測
電纜滿、空盤檢測
速度模擬量訊號讀取
高度模擬量訊號讀取
各故障檢測
丌火量ｌ信
ｉ］口［
ｉ制動器
開啟訊號輸出
ｉ正反轉訊號輸
ｌ電機執行速度訊號輸
圖５軟體程式設計流程圖
第５期顏全生，等：港口貨櫃吊具電纜隨動系統改造２９
吊具的高度訊號通過「ｔｏ」指令把ｈｏ０寫入緩衝暫存器ｂｆｍ＃１７表示選擇輸入通道１，將ｈ０２寫入緩衝暫存器ｂｆｍ＃１７啟動通道１的ａ／ｄ障．圖６是改造前後效果對比圖
轉換，然後通過「ｆｒｏｍ」指令讀取緩衝暫存器
ｂｆｍ＃０的當前值並儲存到暫存器ｄ６０，ｄ６０通過３次累加後，取３次數值的平均值放到ｄ７０進入位置比較．為保證吊具電纜捲筒和提公升同步，將提公升高度位置（一１８￣４１ｍ）分成６個區域，在
電纜捲筒沒有故障、控制電源合、電纜捲筒選擇自動狀態時訊號通過ｆｘ１ｎ一３ａ模組進行ｄ／ａ轉
換，輸出控制變頻電動機的執行速度．
吊具的速度訊號ｈ０１寫入緩衝暫存器ｂｆｍ＃１７表示選擇輸入通道２，將ｈ０３寫入緩衝圖６改造前後效果對比
暫存器ｂｆｍ＃１７啟動通道２的ａ／ｄ轉換，然後讀取緩衝暫存器ｂｆｍ＃０的當前值並儲存到緩衝寄參考文獻：
存器通過３次累加後除３，取３次的平均值進比
［１］ｚｐｍｃ磁滯聯軸器說明書［ｚ］．上海振華港機，２０００．較，吊具下放時只採集速度訊號，速度訊號經過［２］三菱微型可程式設計控制器手冊［ｚ］．日本三菱電機株式會
社，２００１．
ｄ／ａ轉換送到變頻器，使吊具電纜捲筒處於放纜狀態，在下降時能保持乙個恆定的力矩，不會放
［３］廖常初．ｆｘ系列ｐｌｃ程式設計及應用［ｍ］．北京：機械工
業出版社，２００８．
松電纜．
系統改造投入執行後，故障率明顯下降，司［４］ｃｐ一３ｌ７使用者手冊［ｚ］．日本ｙａｓｋａｗａ會社，１９９８．機反映操作起來更加方便快捷，使港口生產作業［５］ｆｘ特殊功能模組使用手冊［ｚ］．日本三菱電機株式會
效率有了大幅度提高，服務質量上有了更好的保
社，２００１．
系列變頻器操作說明書［ｚ］．丹佛斯公司，
２００１．
ｑｌｕ ｊｕｎ２
貨櫃 又稱貨櫃 的種類
貨櫃 又稱貨櫃 的種類 1 按規格尺寸分 目前，國際上通常使用的幹貨櫃 drycontainer 有 外尺寸為20英呎x8英呎x8英呎6寸，簡稱20尺貨櫃 40英呎x8英呎x8英呎6寸，簡稱40尺貨櫃 及近年較多使用的40英呎x8英呎x9英呎6寸，簡稱40尺高櫃。20尺櫃 內容積為5.69公尺x2....
44貨櫃綁紮索具管理規定
目錄1 目的 2 適用範圍 3 職責 4 實施步驟 5 安全管理記錄 6 附表 編寫 機務經理 審核 指定人員 批准 總經理 1 目的 旨在規範貨櫃綁紮索具的檢查 維護和管理，確保繫固需要。2 適用範圍 適用於貨櫃綁紮索具的檢查 維護和管理。3 職責 3.1 大副負責貨櫃綁紮索具的管理，配備規定的系...
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貨櫃運輸管理 課程試卷 一 一 名詞解釋 4 4分,共16分 1 提單 提單是指用以證明海上貨物運輸合同和貨物已經由承運人接收或者裝船，以及承運人保證據以交付貨物的單證 2 配載圖 配載圖是貨櫃碼頭根據船公司或船代的預配圖，並按照船舶既定的技術規範和碼頭作業特點而編制的航次出口箱在船上的具體船箱位的...