淺談西門子控制系統(tǒng)在港口岸橋上的應(yīng)用

陸俊杰

【摘要】 本文主要介紹了岸橋起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)配置，以及西門子SIMOCRANE系統(tǒng)在橋吊上的解決方案。

【關(guān)鍵詞】 起重機(jī) 岸橋 SIMOCRANE

引言：港口的吞吐量是反映港口生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)成果的重要數(shù)量指標(biāo)，也是衡量國家、地區(qū)、城市建設(shè)和發(fā)展的量化參考依據(jù)。衡量一個(gè)港口吞吐量的重要指標(biāo)就是港口岸橋設(shè)備的數(shù)量和效率。振華港機(jī)作為國內(nèi)最大，世界占有率最高的港口機(jī)械生產(chǎn)廠商，在岸橋市場占有很大的份額。西門子作為振華港機(jī)的的重要合作伙伴，為振華港機(jī)提供了完整的自動(dòng)化控制系統(tǒng)配套系統(tǒng)，并且以高效，穩(wěn)定，靈活，維護(hù)方便贏得了廠家和最終用戶的肯定。

一、岸橋起重機(jī)

岸橋又稱為岸邊集裝箱起重機(jī)、橋吊，是用來在岸邊對(duì)船舶上的集裝箱進(jìn)行裝卸的設(shè)備。在操作時(shí)，岸橋會(huì)執(zhí)行一個(gè)循環(huán)，間歇的運(yùn)動(dòng)過程。通常岸橋由橋架機(jī)構(gòu)，小車機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)，大車機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)再加上金屬機(jī)構(gòu)，動(dòng)力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。

橋架機(jī)構(gòu)包含主梁、端梁、小車運(yùn)行軌道、欄桿、走臺(tái)、司機(jī)室等。是整個(gè)起重機(jī)的基礎(chǔ)構(gòu)件，承受各種載荷，應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。起重主梁是最根本，最重要的部件。小車機(jī)構(gòu)安裝于橋架上，它的主要功能是搭載提升機(jī)構(gòu)，執(zhí)行平移操作。

起升機(jī)構(gòu)是用來提取集裝箱進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、卷筒、滑輪組、取物裝置和制動(dòng)裝置等組成。起升機(jī)構(gòu)是橋吊上最重要的機(jī)構(gòu)，它的性能好壞直接影響到整個(gè)岸橋系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。大車機(jī)構(gòu)由車輪、電機(jī)、減速器、制動(dòng)器等組成。是向驅(qū)動(dòng)車輪提供驅(qū)動(dòng)力，使整個(gè)起重機(jī)沿著固定的軌道實(shí)現(xiàn)水平方向運(yùn)行的機(jī)構(gòu)。最后是俯仰機(jī)構(gòu)，它是實(shí)現(xiàn)前大梁繞大梁鉸點(diǎn)作俯仰運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鋼絲繩卷系統(tǒng)，安全鉤裝置以及安全保護(hù)裝置等組成。在橋吊不工作的時(shí)候，通過俯仰機(jī)構(gòu)可以把前大梁升起，便于集裝箱船舶的靠岸。以上這些機(jī)構(gòu)和一些安全輔助器件就是橋吊的主要組成部分。

二、西門子控制系統(tǒng)

西門子作為自動(dòng)化行業(yè)的翹楚，很早就進(jìn)入港口機(jī)械行業(yè)，并且提供了完整的配套方案。早先的西門子方案是由S7-400的PLC實(shí)現(xiàn)邏輯控制，MasterDrive 系列變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，T300的工藝板負(fù)責(zé)起升工藝，Wincc上位組態(tài)軟件監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。這樣的方案組成了一個(gè)穩(wěn)定高效的平臺(tái)，在港機(jī)行業(yè)被廣泛使用。但是隨著MasterDrive的產(chǎn)品更新，和港機(jī)客戶需求的不斷升級(jí)，T300由于功能固化，不能隨著客戶要求而隨意改變，原來的系統(tǒng)在使用中捉襟見肘。自 2007年中開始，西門子推出了新的起重機(jī)解決方案SIMOCRANE Basic Technology，此解決方案采用SIMATIC（邏輯控制器）+ SIMOTION（運(yùn)動(dòng)控制器） + SINAMICS（驅(qū)動(dòng)器）的新型平臺(tái)。它不僅適用于港口起重機(jī)，也同樣適用于工業(yè)起重機(jī)。SIMOTION能夠清晰地分配各種任務(wù)，可以承擔(dān)所有系統(tǒng)化集成的起重工藝，例如：Basic Technology（基本工藝）、Sway-Control（防搖）等。由于SIMOTION的靈活性，客戶的任何要求都能實(shí)現(xiàn)。下圖為您展示了使用新型平臺(tái)的 STS岸橋起重機(jī)的硬件配置示例。

整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制由SIMOTION實(shí)現(xiàn)，S7-300/400負(fù)責(zé)邏輯控制和安全的程序，上位的HOST系統(tǒng)使用專用的 CMS（CRANE MANAGEMENT SYSTEM）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)岸橋的數(shù)據(jù)管理。各個(gè)部分使用EtherNET網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。PLC和遠(yuǎn)程IO終端使用PROFIBUS/ DP網(wǎng)絡(luò)連接。運(yùn)動(dòng)控制的組件使用Drive-CLIQ網(wǎng)絡(luò)連接。根據(jù)容量的大小，ALM整流模塊可并聯(lián)使用，一般情況下使用5個(gè)電機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)起升，兩個(gè)大車和小車，俯仰和小車切換。有時(shí)為了節(jié)省成本，起升和大車，俯仰和小車會(huì)并用一個(gè)電機(jī)單元，這樣就只需要3個(gè)電機(jī)模塊。SIMOTION里面的程序使用現(xiàn)成的SIMOCRANE工藝包實(shí)現(xiàn)。

三、總結(jié)

自從問世以來，西門子的SIMOCRANE Basic Technology解決方案已經(jīng)在很多項(xiàng)目中被采用，例如德國威廉港，外高橋碼頭二期都是采用西門子的方案。隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和一代一路的推進(jìn)，港口設(shè)備的保有量還會(huì)增加，西門子的SIMOCRANE Basic Technology解決方案一定會(huì)大有用武之地。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] SIMOCRANE Basic Technology Operating Instructions，10/2013 Edition.

[2] 隋永強(qiáng). SIEMENS 起重機(jī)行業(yè)的新型標(biāo)準(zhǔn)解決方案.港口科技，2003/07

[3] 王立俊，陳萍.西門子Simocrane在雙40英尺橋吊上的應(yīng)用.電氣自動(dòng)化，2010/06