某碼頭岸橋起升制動器釋放故障分析及PLC程序優化

楊靈岳

摘要：集裝箱岸橋作業過程中發生起升失速故障，在手柄回零后又立刻下降的過程中吊具突然失控下降，通過歷史回放、PLC程序分析確定故障產生原因，采取優化PLC控制程序，優化起升制動器打開的邏輯排除安全隱患。

關鍵詞：集裝箱岸橋;起升失速;起升制動器

0? 引言

我司2臺岸橋改造后采用西門子S7-317的PLC，改造后不久即在作業過程中出現了吊具下降過程中失速的故障，具體經過如下：司機吊28噸左右的重箱在海側艙口附近準備對位入艙，手柄回零做好對位確認后慢速推手柄下降，此時吊具突然失速下降一段，司機反映過來后馬上拍緊停，起升迅速抱閘防止事故的發生。

1? 故障記錄分析

由于橋吊司機反饋的幾次故障發生經過大同小異，我們針對其中一臺橋吊的一次故障進行分析。我們通過對該次故障發生時的CMS歷史曲線進行分析解讀如下：

通過起升手柄給定的曲線，可以看出司機在16時2分13秒的時候執行手柄下降的命令。對比起升電機的速度反饋曲線，司機執行下降的命令后吊具開始下降并且下降速度很快超過手柄給定值，說明電機在手柄動作的同時開始失速。結合起升電機的力矩反饋曲線以及歷史故障記錄，我們發現在2分14秒的時候起升電機的力矩是零，隨后2分16秒司機立刻拍緊停，制動器抱閘。

2? 故障原因分析

從歷史曲線可以看出，發生故障時起升電機的力矩正好為0，說明此時驅動器沒有力矩輸出，但是同時起升制動器打開，因此出現吊具失速下降的現象。要尋找故障根源，首先從制動器的打開條件入手。如圖1所示，在程序塊FB23的NW8中，制動器輸出的條件由SR控制器Hoi_sbrkopenCmd控制，當起升沒有運行命令且電機轉速進入零速區間時時，該控制器的R端就為1，讓制動器關閉。而該控制器的S端由另一個SR控制器M216.7控制，從程序可以看出，只要M216.7的輸入端為1，輸出就一直保持為1，只有當變頻器1運行反饋或變頻器2運行反饋為0時，才能將輸出復位為0。

而從圖2可以看出，當起升運行命令關斷后延時3秒，變頻器才停止運行。綜上所述，當起升手柄回零且電機轉速進入零速區間時，起升制動器會關閉，但是此時起升變頻器還在運行，只要起升手柄再次動作，制動器就會馬上打開。如果在起升運行命令關斷后第三秒，由于變頻器跟PLC之間的傳輸有短暫的延時，存在變頻器已經停止運行而PLC接受到的是變頻器運行信號的瞬間，此時如果湊巧起升手柄動作，制動器就會打開，就會出現起升失速的情況。

找到疑似的故障源后，我們又調出故障橋吊的制動器動作情況，發現正好在2分11秒的前一刻制動器關閉，13秒的時候制動器又打開，符合故障分析的故障發生現象。

3? 改進措施

找到故障源后，我們組織技術人員對程序進行以下優化：

①修改制動器打開的邏輯，只要起升運行命令為零，制動器立刻關斷，就算起升手柄重新動作，且變頻器運行條件滿足，也要延時1.7秒起升制動器才會打開。修改后的邏輯見圖3。

②修改變頻器允許的條件，當起升運行命令關斷后延時10秒，變頻器才停止運行，并且只要變頻器停止運行，必須等1.7秒后才能重新運行。修改后的動作條件見圖4。

4? 結語

從這個故障可以看出，起重機的起升及俯仰機構的制動器最好由變頻器控制，如果由PLC進行控制則可能由于變頻器及PLC的掃描時間差異存在本文提及的安全隱患，必須完善PLC邏輯確保機構正常動作。兩臺岸橋的程序經過優化后，作業至今司機未再反饋過同樣的故障。

參考文獻：

[1]忻嘉霖.基于PLC的岸橋電控系統故障分析[J].電氣自動化，2018，40（3）：88-99.