岸邊起重機電控系統的技術升級與智能管理

黃曉輝

摘? 要：文章對岸邊起重機電控系統進行概述，并分析其技術升級方案，在此基礎上研究岸邊起重機電控系統的智能管理方法。為相關研究人員提供參考。

關鍵詞：岸邊起重機;電控系統;技術升級;智能管理

中圖分類號：TH213? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）08-0193-02

Abstract： This paper summarizes the electronic control system of the shore crane， and analyzes its technical upgrade scheme. On this basis， the intelligent management method of the electronic control system of the shore crane is studied， so as to provide reference for relevant researchers.

Keywords： shore crane; electronic control system; technology upgrade; intelligent management

引言

岸邊起重機在當前的港口碼頭作業過程中得到了廣泛應用，其應用顯著提升了港口碼頭的作業效率與安全性。在港口行業快速發展的背景下，對于岸邊起重機的性能也產生了更高的要求，因此需要對其電控系統進行優化升級，滿足使用需求。

1 岸邊起重機電控系統概述

岸邊起重機起吊重物過程的持續時間較短，在每完成一次起落周期以后進行下一次起吊，對于不同尺寸的集裝箱需要岸邊起重機增大作業范圍，并采取相應的變速系統。根據岸邊起重機的上述工作特點，其電控系統需要具備以下幾方面特征：進行一個周期的運動時，要保證較短的通電時間，啟動時要具有足夠的力矩，保持啟動與停止過程的穩定性。變速系統上可以應用變頻調速系統，對起重機起、降、轉的速度進行有效控制。由于供電可靠性對于岸邊起重機的工作具有重要影響，可以利用穩壓器、備用發電機等設備提高供電穩定性。同時可以通過增加聯鎖裝置，防止岸邊起重機在斷電后發生碰撞。

岸邊起重機的電控系統組成部分可以包括渦流繞線電動機、多速變級電動機與交流變頻調速電動機等，主要控制起降的速度，控制方式上包括雙速繞線電機帶渦流制動器調速系統、三速電機調速系統與變頻調速幾種方式[1]。其中雙速繞線電機帶渦流制動器調速系統利用高速鼠籠、低速繞線電機調節速度。三速電機調速系統主要通過轉變電機定子極對數進行速度控制。變頻調速能夠實現無極變速，主要通過電源頻率、電機極對數與轉差率的綜合運用達到此目的。對電源頻率進行合理調整是變頻調速應用的關鍵部分。

2 岸邊起重機電控系統的技術升級方案

目前我國在岸邊起重機的電控系統上，主要采用繼電器、接觸器進行控制，此類控制方法比較容易出現故障問題。因此對其進技術升級具有重要的現實意義。在對其進行技術升級時，可以在電控系統中采取以下針對性的技術升級措施。

2.1 電動機的分析

岸邊起重機傳動機構具體包括起升、變幅、水平與行走四部分，需要由電動機對其運行進行驅動，驅動方式包括操作控制、機構拖動兩類。電動機具備雙向調速功能，可以采用拖動控制與邏輯控制。拖動控制的內容主要為電動機通斷電，邏輯控制具體包括電動機啟動、運行、加速減速以及停止。在進行技術升級工作時，需要做好電動機的選型，根據傳動機構的要求選擇合適的電動機。選型過程中應根據公式n=60f/p（1-s）合理計算電動機轉速。其中n為電動機轉速，f為電源頻率，p為磁極對數，s為轉差率[2]。

在此基礎上需要對力矩作出合理分析，分析的內容主要包括負載特性、回轉機構風阻力矩與輸出力矩三方面。負載特性方面，起升、變幅分別屬于勢能負載與一般摩擦性負載，對于水平負載，電動機輸出力矩的影響因素主要有水平機構坡阻力矩、水平機構風阻力矩與到水平機構摩擦力矩等。水平機構風阻力矩分析應考慮逆風加速、逆風勻速、順風勻速與順風減速等不同情況。輸出力矩的計算上也應考慮逆風加速、逆風勻速、順風勻速與順風減速四種狀況。

2.2 可編程序控制器的應用

由于岸邊起重機輸出力矩存在較為明顯的多變性，因此需要對以往的繼電器與接觸器的控制措施進行升級，更好滿足使用需要。其中可以應用PLC對岸邊起重機電控系統進行更加有效的控制。PLC的應用優勢主要表現為可靠性強、應用范圍廣、操作簡單、體積小與改造方便等方面。對于不同的工業控制場合都具有良好應用效果。其中可以采用以下方式實現對電控系統的有效控制。

第一是對動作順序進行合理設置，可以應用PLC在2個電動機切換過程中先切斷電源而后進行通電，通電過程中需要先向轉子通電，而后向定子通電。斷電時也要先對定子進行斷電，而后對轉子進行斷電。連接回路需要對制動器進行接通，而后接通電動機。斷開回路需要按照先電動機后制動器的順序進行切斷。

第二是可以利用PLC進行不同機械特性的組合控制，從而實現自動跟蹤調速。其組合方式可以包括將PLC與單電機驅動、雙電機驅動和多電機驅動等進行組合，提高控制效果。

第三是利用PLC實現智能化的指令控制。通過PLC完成對指令的判斷。將指令作為一種矢量，并依據力矩性質對力矩作出合理調整，實現對速度的良好調控。對于恒功率以及恒轉矩運行區，能夠實現定載多速運行。同時可以依據拖動對象特征合理組合力矩，從而準確定位停車位置。

第四是可以利用PLC進行全方位電控，在岸邊起重機已有功能基礎上增加無線遙控、安全管理與群控管理等功能，從而達到全方位電控的目的。在此基礎上形成相應的控制軟件功能模塊。依據傳動機構作用與電動機的差異性組合成不同的子系統，根據岸邊起重機使用性能選用對應的子系統模塊。

除了上述應用方式以外，在應用PLC進行起重機的系統架構時，還具有如下幾方面的特點：第一方面是能夠形成開放式的網絡，在電控設計的架構上通過利用現場總線，有效簡化了布線過程，同時更有利于確保設備運行的可靠性。將PLC與現場總線進行配合使用，能夠同時掛接多個設備，減少連接過程的工作量與工作成本。第二方面是有利于對運行狀態的及時了解，可以利用PLC在司機室內設置每個傳動機構運行位置顯示。比如在司機室座椅的左右兩側或上方安裝儀表箱，分別顯示起升、俯仰、小車和大車的位置信息，有利于保證司機操作起重機運行的安全性。在多臺起重機同時施工的情況下，還可以通過將可編程序控制器與傳感器進行有效結合解決碰撞問題。

3 岸邊起重機電控系統的智能管理

通過對可編程序控制器的有效應用，能夠對岸邊起重機進行智能化的管理。具體可以包括工作計時、運行記錄、接觸器記錄、自檢測與功能擴展等方面。工作計時主要是對岸邊起重機不同機構的運行時間等方面的記錄，比如起升、小車、大車和變幅機構的累計運行時間。運行記錄是利用了PLC當中的內置時鐘對安全傳感器動作時間作出有效記錄。具體可以分為報警記錄，意外急停、超速與超負荷記錄、各機構過載記錄等。通過運行記錄能夠為岸邊起重機管理提供重要依據。接觸器對于確保電動機正常運行具有關鍵意義，同時也比較容易出現損壞。通過PLC能夠對接觸器動作次數與工作時間作出準確記錄，從而更有利于對接觸器運行情況作出合理判斷。自檢測功能是指開機后對安全工作狀態信號、操作指令信號、控制器輸出信號與周邊電氣元件功能進行自動檢查，有利于及時發現故障。在自檢測存在問題的情況下，系統無法進行操作，在故障排除后起重機可以正常運行。此外，還可以根據實際需要對電控系統作出功能擴展，更好滿足不同岸邊起重機的使用需求。其中可以包括定點與定時監測、人機界面顯示，無線遙控、信息傳輸等方面的功能，有利于充分滿足不同起重機的使用需求。

4 結束語

岸邊起重機電控系統的技術升級能夠有效提高岸邊起重機的可靠性與使用效率。在其技術升級與智能管理過程中，可編程序控制器具有良好的應用效果，有利于對岸邊起重機電控系統的更好管理。

參考文獻：

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