FLAG板在自動(dòng)化軌道式龍門起重機(jī)大車定位中的應(yīng)用

張書(shū)忠 艾明飛 張 琪 張 峰 董秀喜 紀(jì)玉華

青島前灣聯(lián)合集裝箱碼頭有限責(zé)任公司

1 引言

隨著港口建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展，“智能化”、“智慧化”逐漸成為各碼頭發(fā)展、建設(shè)的趨勢(shì)。在設(shè)備自動(dòng)化改造方面，軌道式龍門起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱軌道吊)的自動(dòng)化改造被很多已經(jīng)建成的碼頭所采用。設(shè)備自動(dòng)化改造后對(duì)于位置定位的精度要求更高，尤其是大車機(jī)構(gòu)定位，因其運(yùn)行距離較長(zhǎng)，受軌道、車輪等硬件條件影響大，已成為自動(dòng)化改造項(xiàng)目中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

目前應(yīng)用比較廣泛的自動(dòng)化軌道吊大車定位技術(shù)主要有以下幾種：①格雷母線定位，其系統(tǒng)主要包括地址編碼發(fā)射器、接收器、格雷母線、天線箱4個(gè)部分[1]，格雷母線位移傳感器以相互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合進(jìn)行通信，并在通信的同時(shí)檢測(cè)到天線箱在格雷母線長(zhǎng)度方向上的位置；②磁釘定位，即在軌道吊兩側(cè)地面埋設(shè)磁釘，并對(duì)磁釘進(jìn)行編程設(shè)定一個(gè)絕對(duì)位置，再在軌道吊上安裝一個(gè)掃描接收裝置，通過(guò)掃描磁釘中的位置信息來(lái)確定大車位置；③FLAG板定位，在軌道吊兩側(cè)地面安裝FLAG板，在軌道吊兩側(cè)加裝激光對(duì)射傳感器，軌道吊大車行走時(shí)通過(guò)激光對(duì)射傳感器來(lái)感應(yīng)地面上的FLAG板對(duì)大車位置進(jìn)行置位，從而實(shí)現(xiàn)軌道吊大車位置的精確定位。

綜合比較以上幾種定位方式，根據(jù)碼頭自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在改造過(guò)程中最終選擇了FLAG板定位方式。現(xiàn)以本碼頭自動(dòng)化改造為例，詳述該技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。

2 FLAG板在自動(dòng)化改造軌道吊中的應(yīng)用

青島前灣聯(lián)合集裝箱碼頭有限責(zé)任公司軌道吊自動(dòng)化改造項(xiàng)目中所采用的FLAG板定位方式，主要由2個(gè)激光對(duì)射傳感器加軌道吊兩側(cè)的FLAG板構(gòu)成(見(jiàn)圖1)，其原理為通過(guò)激光對(duì)射傳感器感應(yīng)地面FLAG板的位置來(lái)確定軌道吊的具體大車位置。在此項(xiàng)目中，為了提高大車定位系統(tǒng)的定位精度，主要采取了如下措施：

圖1 FLAG板安裝示意圖

(1)在設(shè)備海陸側(cè)大車機(jī)構(gòu)各加裝1個(gè)激光對(duì)射傳感器，在作業(yè)場(chǎng)區(qū)海陸側(cè)奇數(shù)貝安裝FLAG板，用來(lái)對(duì)大車位置進(jìn)行置位。

(2)在海陸側(cè)大車輪上加裝絕對(duì)值編碼器，采用DP通訊，直接輸入到Master PLC的261模塊，用于讀取大車的運(yùn)行位置數(shù)據(jù)。

(3)改變大車變頻器對(duì)大車電機(jī)的控制方式，由交叉控制改為水平控制，通過(guò)控制海陸側(cè)大車電機(jī)的速度來(lái)減小海陸側(cè)大車位置的偏差。

軌道吊的大車機(jī)構(gòu)采用的控制系統(tǒng)為安川控制系統(tǒng)，包括安川PLC及安川變頻器。在安川PLC控制程序中，此項(xiàng)目計(jì)算大車位置的程序分為海路側(cè)2段，控制方式為在每個(gè)貝位設(shè)置1個(gè)#參數(shù)，每個(gè)#參數(shù)對(duì)應(yīng)每個(gè)貝位具體位置數(shù)據(jù)，通過(guò)WHILE語(yǔ)句進(jìn)行下標(biāo)i和j寄存器的累加，每刷過(guò)1個(gè)FLAG板，便將對(duì)應(yīng)貝位的#參數(shù)傳輸?shù)酱筌囄恢脜?shù)中(陸側(cè)：ML19902、海側(cè)：ML19906),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大車位置的置位。

3 常見(jiàn)的大車定位故障及處理方法

采用FLAG板定位的大車系統(tǒng)常見(jiàn)的故障有：大車位置偏差故障、大車對(duì)位運(yùn)行超時(shí)故障、大車位置在OAS系統(tǒng)中丟失故障。

3.1 大車位置偏差故障

大車位置偏差故障即海陸側(cè)大車位置偏差超過(guò)500 mm，報(bào)此故障的原因可能有：FLAG板損壞缺失；DP通訊數(shù)據(jù)短暫中斷，造成絕對(duì)值編碼器數(shù)據(jù)丟失；激光對(duì)射限位損壞；激光對(duì)射限位對(duì)位不準(zhǔn)，固定不牢靠，大車在運(yùn)行過(guò)程中因震動(dòng)等原因造成激光對(duì)射限位誤動(dòng)作，造成數(shù)據(jù)置位錯(cuò)誤。

針對(duì)此故障，首先由技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)查看軌道吊有無(wú)異常狀況。若無(wú)異常狀況，則將自動(dòng)化軌道吊切換至本地大車操作站操作模式，然后在遠(yuǎn)程中控室操作臺(tái)上將此軌道吊選擇為大車置位模式，最后人工本地控制軌道吊移動(dòng)大車刷過(guò)本貝位的FLAG板，即可完成對(duì)自動(dòng)化軌道吊大車位置的重新置位。

3.2 大車對(duì)位運(yùn)行超時(shí)故障

大車對(duì)位運(yùn)行超時(shí)故障(H36.06 MB17264)主要原因?yàn)榧す鈱?duì)射傳感器未刷到FLAG板。發(fā)生此故障時(shí)通常意味著FLAG板已經(jīng)損壞，只需技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)廠區(qū)內(nèi)FLAG板具體損壞的位置，重新更換FLAG板，并手動(dòng)控制軌道吊重新刷過(guò)此貝位的FLAG板即可。

3.3 大車位置丟失故障

大車位置丟失故障主要發(fā)生在設(shè)備發(fā)生通訊故障之后，由于數(shù)據(jù)丟失所致。目前主要采取場(chǎng)區(qū)中心貝位置位法進(jìn)行解決，通過(guò)剖析程序，還可找出由于其原因造成設(shè)備無(wú)法到達(dá)中心貝位的故障。

首先確定設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際貝位，并找到程序中大車貝位點(diǎn)。以青島港四期改造軌道吊程序?yàn)槔刂拼筌囄恢玫臄?shù)據(jù)在PLC的H13.31/H13.32兩段程序中。大車海陸側(cè)位置程序計(jì)算一致，以海側(cè)為例，ABC 3個(gè)場(chǎng)區(qū)分3段程序控制，C場(chǎng)程序貝位數(shù)據(jù)在第60步，寄存器點(diǎn)為DW41；B場(chǎng)程序貝位數(shù)據(jù)在第135步，寄存器點(diǎn)為DW61；A場(chǎng)程序貝位數(shù)據(jù)在210步，寄存器點(diǎn)為DW81。以A場(chǎng)程序?yàn)槔珼W81由#W12-DW80得出，若現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際貝位為49貝，程序當(dāng)中顯示貝位數(shù)據(jù)為24或其他數(shù)據(jù)，說(shuō)明此臺(tái)設(shè)備大車位置錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致此條作業(yè)線的設(shè)備無(wú)法確認(rèn)故障大車的位置，導(dǎo)致整體作業(yè)線故障。這時(shí)需要跳轉(zhuǎn)到288步，將#L580(31貝的#參數(shù))改為#L544(49貝的#參數(shù)，海陸側(cè)程序均修改)，在大車本地控制臺(tái)，指揮司機(jī)將大車置位開(kāi)關(guān)選擇A場(chǎng)區(qū)或者直接強(qiáng)制MB9823C，跑大車刷過(guò)49貝即可。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合該技術(shù)在我公司軌道吊自動(dòng)化改造項(xiàng)目中的應(yīng)用情況，大車FLAG板位置定位技術(shù)完全可以滿足自動(dòng)化軌道吊的作業(yè)需求，具有定位精度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本投入小、構(gòu)件技術(shù)成熟、穩(wěn)定性高、適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可為各碼頭裝卸設(shè)備在自動(dòng)化改造過(guò)程中大車機(jī)構(gòu)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的借鑒。