廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司陳躍山

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集裝箱起重機(jī)ELME吊具電氣系統(tǒng)技術(shù)改造

廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司
陳躍山

[摘要]該文通過對ELME吊具電氣系統(tǒng)的技術(shù)改造，利用傳統(tǒng)的繼電器代替原機(jī)上的PLC通訊模塊控制，大大減少故障率，提高了設(shè)備的可靠性，大大節(jié)約了成本。

[關(guān)鍵詞]可靠性 吊具 繼電器 PLC

碼頭堆場集裝箱起重機(jī)通過吊具裝卸集裝箱，吊具是RTG上的關(guān)鍵部件，在集裝箱起重機(jī)的故障中，吊具的故障占據(jù)了很大的比例。吊具在整個(gè)裝卸過程首當(dāng)其沖，它們需要與集裝箱不斷碰撞、沖擊，故障也就更多地被表現(xiàn)出來。

1 問題的提出與解決

1.1 問題提出

廈門集裝箱集團(tuán)海潤碼頭的堆場集裝箱起重機(jī)使用ELME吊具，型號8100，吊具上所有的用電設(shè)備和受控組件均通過一個(gè)接線箱，吊具上使用了PLC控制。ELME吊具配置的是西門子SIEMENS IM151 ET 200S的CPU，另外擴(kuò)展7個(gè)輸入模塊型號（西門子SIEMENS 6ES7 131-4BD00-0AA0），6個(gè)輸出模塊型號（SIEMENS 6ES7 132-4BD30-0AA0），主要控制油泵啟動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)，吊具開閉鎖，吊具伸縮20尺和40尺切換。原PLC的應(yīng)用通過程序能方便地控制吊具功能，但集裝箱碼頭設(shè)備地處海邊，空氣濕度大，吊具作業(yè)時(shí)不斷與集裝箱碰撞沖擊，導(dǎo)致吊具接線箱里面的CPU頻繁死機(jī)，輸入輸出模塊底座插針在這種潮濕的環(huán)境中氧化而導(dǎo)致吊具頻繁跳故障，導(dǎo)致設(shè)備無法正常作業(yè)，增加維修人員的故障排除難度。

1.2 問題解決

針對上述問題，我們把ELME吊具上的PLC改造成繼電器線路，將拆除吊具上的PLC上的CPU及擴(kuò)展的7個(gè)輸入模塊和6個(gè)輸模塊，使用采用DC24的魏德米勒的繼電器兩組常開點(diǎn)輸入信號的狀態(tài)反饋；使用繼電器一路常開點(diǎn)的信號反饋?zhàn)鳛镻LC的輸入點(diǎn)，另外一路作為指示燈輸出點(diǎn)。

1.2.1 吊具功能的控制

ELEM吊具上PLC輸出指令包括油泵啟動(dòng)、吊具閉鎖、吊具開鎖、吊具縮20尺、吊具伸40尺，根據(jù)原吊具上的模塊的輸出點(diǎn)I1.0,I1.1,I1.2,I1.3,I2.0,I2.1分別來自主機(jī)PLC輸出到吊具的油泵啟動(dòng)，吊具閉鎖，吊具開鎖，吊具縮20尺，吊具伸40尺，吊具旁路的輸出指令。原模塊輸出點(diǎn)左箱梁吊具閉鎖（Tw.lockLH）Q11.0，吊具開鎖(TwunlockLH)Q11.1，吊具伸40尺（Extend LH）Q11.2，吊具縮20尺(Retract LH)Q11.3，分別控制電磁閥Y1、Y3、Y5、Y7，油泵1的啟動(dòng)指令Q12.0控制油泵1的啟動(dòng)停止，原右箱梁吊具閉鎖（Tw.lockRH）Q14.0，吊具開鎖(TwunlockRH)Q14.1，吊具伸40尺（Extend RH）Q14.2，吊具縮20尺(RetractRH)Q14.3，分別控制電磁閥Y2、Y4、Y6、Y8，油泵2的啟動(dòng)指令Q15.0控制油泵2的啟動(dòng)停止。

西門子輸出模塊的這些控制指令點(diǎn)將直接從RTG主機(jī)PLC輸出，ELME吊具電氣控制原理圖如下：電氣上分別用三個(gè)電磁閥來控制吊具一側(cè)箱梁的伸縮，吊具一側(cè)兩個(gè)鎖角的開閉鎖動(dòng)作，其中一個(gè)電磁閥控制吊具箱梁的伸縮，另外一個(gè)電磁閥分別控制箱梁鎖角的開閉鎖動(dòng)作。

1.2.2 ELEM吊具上PLC輸入信號

ELME吊具限位開關(guān)分別如下：

著箱檢測：檢測吊具的每一個(gè)轉(zhuǎn)銷是否進(jìn)入集裝箱鎖孔，并與轉(zhuǎn)銷動(dòng)作聯(lián)鎖；并且與吊具伸縮有聯(lián)鎖，確保吊具著箱時(shí)不能做伸縮動(dòng)作。

開/閉鎖檢測：檢測吊具的轉(zhuǎn)銷是否到達(dá)全開/全閉鎖位置。

20尺/40尺檢測：檢測伸縮梁是否在所要求的20尺/40尺位置。

原吊具上的模塊的輸出點(diǎn)大概有：吊具上左箱梁閉鎖信號(ind TwlockLH) I5.1, 右箱梁閉鎖信號(ind TwlockRH ) I6.3。我們分別用繼電器K1、K2的一組常開點(diǎn)，左箱梁開鎖信號（ind Tw.unlockLH）I5.0, 右箱梁開鎖信號(ind Tw.unlockRH) I6.2,閉鎖信號分別用K3、K4的一組常開點(diǎn)，吊具著箱檢測信號分別用繼電器K5、K6、K7、K8的常開點(diǎn)，吊具伸縮梁20尺位置左箱梁20尺信號(ind 20’LH)I6.0,檢測信號用繼電器K9，右箱梁20尺信號(ind 20’RH) I7.2用繼電器K10,吊具伸縮梁40尺位置檢測信號左箱梁40尺信號(ind 40’LH)I6.1用繼電器K11，右箱梁開鎖信號(ind 40’RH )I6.3用繼電器K12，左右箱梁兩個(gè)電機(jī)的運(yùn)行信號分別用K13、K14的常開點(diǎn)作為狀態(tài)反饋。以下線路是電氣安全聯(lián)鎖線路：保證4只轉(zhuǎn)銷全部正確地插入集裝箱角配件孔中（即4個(gè)頂銷限位開關(guān)均有信號），轉(zhuǎn)銷才能進(jìn)行開鎖或閉鎖動(dòng)作，保證當(dāng)4只轉(zhuǎn)銷全部處于開鎖或閉鎖位置時(shí)，起升機(jī)構(gòu)才允許動(dòng)作。保證當(dāng)?shù)蹙邔⒓b箱吊離地面時(shí)，頂銷處于自由狀態(tài)，轉(zhuǎn)銷不能有任何動(dòng)作。這些安全聯(lián)鎖保證吊具吊箱作業(yè)中的安全性。

2 結(jié)論

海潤碼頭有12臺ELME吊具，每臺吊具的PLC有一個(gè)CPU單價(jià)5000元，輸入輸出模塊13個(gè)，單價(jià)2000元，這樣每臺ELME吊具PLC費(fèi)用：5000+2000×13=31000元，12臺吊具可以節(jié)省12個(gè)PLC合計(jì)31000×12=372000元，DC24的魏德米勒的繼電器單價(jià)約300元，每臺ELME吊具需14個(gè)魏德米勒的繼電器，每臺ELME吊具繼電器需要300× 14=4200元。12臺繼電器費(fèi)用合計(jì)4200×12=50400元,合計(jì)節(jié)省費(fèi)用321600元。

通過統(tǒng)計(jì)，RTG吊具的千箱故障臺次從改造前的0.71降到改造后的0.24，說明改造后的ELME吊具大大降低了吊具故障率，使吊具的可靠性大大提高，而且方便故障排除，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性，降低了設(shè)備的維護(hù)成本，提高了生產(chǎn)作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn):

[1] 鞠宏斌, 王國棟, 董怡春. Bromma吊具電氣系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械, 2011(7): 59-60.

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[3] 上海振華重工集團(tuán)股份有限公司. ZPMC吊具產(chǎn)品說明書.

[4] BROMMA吊具維修手冊.