廈門集裝箱碼頭集團有限公司

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簡化改造吊具，提升裝卸作業(yè)安全性

廈門集裝箱碼頭集團有限公司

陳瑞錦

吊具由于系統(tǒng)設計不合理，長期受高溫、高濕影響，導致電子元器件工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生誤動作，此類問題在碼頭裝卸中時有發(fā)生，給碼頭安全生產(chǎn)帶來較大困擾。該文通過對瑞典生產(chǎn)的ELME吊具PLC故障維修處理實例進行分析,結(jié)合具體改造的實踐經(jīng)驗，詳細描述了傳統(tǒng)繼電器在一些特定場合的應用優(yōu)點,并簡要介紹了采用傳統(tǒng)繼電器改造PLC吊具控制系統(tǒng)思路及做法。

ELME吊具 傳統(tǒng)繼電器 改造 PLC

在碼頭集裝箱起重設備中，吊具是集裝箱起重機的關(guān)鍵部件，也是裝卸集裝箱的專用工具。吊具的穩(wěn)定性是起重機裝卸效率的關(guān)鍵性因素。廈門集裝箱碼頭集團有限公司在RMG上使用的ELME吊具，由于使用過程中長時間露天高頻率作業(yè)，易受現(xiàn)場振動大、周圍強電磁干擾等惡劣環(huán)境的影響。特別是所有電氣元件集中放置于密閉的不銹鋼箱體內(nèi)，夏季箱體內(nèi)部溫度高達攝氏50多度，沒有采取針對暖濕氣候的防潮除濕措施，導致ELME吊具出現(xiàn)了頻繁的PLC死機和不穩(wěn)定故障。采用傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)進行改造可以很好地消除該故障，同時充分利用主機PLC的程序修改配合，可以使得吊具內(nèi)線路最大程度簡化。改造成繼電器控制的方式后，ELME吊具電磁閥線圈為24VDC，在盡可能少更改設備原有線路的基礎上，原指令線路的110V AC電壓與執(zhí)行元件24V DC電壓實現(xiàn)了有效隔離。其次，繼電器內(nèi)除發(fā)光二極管或者續(xù)留二極管沒有其他電子元件，因此高溫濕度對繼電器壽命的影響不大。

1 ELME吊具概況

1.1 ELME吊具使用過程中的問題

我公司使用的是8100型帶有平面四方向微動功能的吊具，配置SIEMENS IM151-7CPU及AS-I系統(tǒng)總線。但配置的PLC和各種輸入輸出模塊都是插接件，頻繁的撞擊容易導致模塊松動、接觸不良。還會由于溫濕度的原因?qū)е虏遽樠趸瘑栴}。因此該系統(tǒng)漸漸便出現(xiàn)PLC頻繁死機，需要人工復位。通過安裝按壓裝置、增加緩沖墊、增加防潮除濕裝置等方法，無法取得明顯的效果。圖1為該PLC的示意圖及模塊配置表。

圖1 ELME吊具PLC示意圖及模塊配具

1.2 ELME改造目標

一是減少該吊具在現(xiàn)場惡劣環(huán)境作業(yè)中出現(xiàn)的故障次數(shù)，提高司機作業(yè)效率；二是降低后期維修成本，方便今后的故障處理。

2 改造方案

首先簡單分析該吊具PLC的功能，單箱吊具功能明晰，主要機構(gòu)是油泵啟停、旋鎖開閉、20尺40尺轉(zhuǎn)換。通過對模塊輸入輸出點的配置情況梳理，匯總為13個信號輸入點、5個指令輸入點及6個指示燈輸出點、5個電磁閥輸出，將對應的PLC運算邏輯轉(zhuǎn)換為繼電器線路。通過改成點對點的控制方式，有效解決PLC死機帶來的問題。PLC的應用優(yōu)勢之一是便于擴展及邏輯修改，并能在一定程度上減少吊具電纜線芯使用，但對于我公司RMG作業(yè)這種功能較為確定的特定場合，這種優(yōu)勢并不明顯。因此，對ELME吊具進行PLC轉(zhuǎn)換繼電器線路的改造，只要在設計方案上盡可能做到安全可靠，是切實可行的。

2.1 吊具繼電器線路設計

要實現(xiàn)吊具基本功能，進行如下的改造:

2.1.1 電磁閥動作和油泵電機的控制

由于原來的吊具驅(qū)動電磁閥動作的電壓是DC 24V，而司機操作的控制電壓是AC 110V，利用AC 110V的繼電器就可以實現(xiàn)。同時，油泵啟動、旋鎖指令、20尺40尺轉(zhuǎn)換指令在RMG主PLC程序中設置指令鎖存及到位切除指令。具體線路見圖2。

圖2

為使吊具內(nèi)線路盡可能簡單明了，以便于維修。指令的鎖存也不在繼電器系統(tǒng)線路內(nèi)加以設置，比如，20尺40尺轉(zhuǎn)換，ELME吊具PLC內(nèi)程序處理方式見圖3。

圖3

原主機PLC輸出吊具伸縮轉(zhuǎn)換指令僅為一個脈沖，由上圖邏輯可知，只需在主機PLC進行類似指令鎖存即可，因此在主機PLC修改20尺40尺轉(zhuǎn)換程序，如圖4所示。

圖4

2.1.2 輸入信號的處理

由于ELME吊具上限位的電壓是DC 24V，而主機輸入模塊要求的電壓是AC 110V。采用DC 24V的普通繼電器進行轉(zhuǎn)換，ELME吊具旋鎖機構(gòu)采用的是橫向單拉桿的方式，這種方式存在一側(cè)限位常通時無法正確反映旋鎖狀態(tài)的缺點，有一定安全陷患。由于ELME吊具自帶PLC，所有限位都單獨輸入該PLC，因此，較方便通過程序進行聯(lián)鎖保護。改造成全繼電器的方式，若通過繼電器線路進行多輸入點的聯(lián)鎖保護會顯得非常復雜。因此，將原來吊具PLC輸出的旋鎖到位信號進行分離，使用吊具電纜備用芯線對旋鎖到位信號增加定義，即兩側(cè)的信號單獨輸入主機的PLC系統(tǒng)進行處理。具體線路見圖5。

圖5

與之對應的主機PLC進行如圖6所示的修改。在主機PLC上增加旋鎖故障判斷，從而能在保障安全的情況下，有效減少改造的線路復雜程度。

圖6

3 改造后的效果

經(jīng)過上述改造，該吊具的故障率出現(xiàn)了明顯的下降，設備的穩(wěn)定性大大提高，作業(yè)效率明顯加快。從RMG吊具改造后的運行情況（見圖7），可以從一定程度上反映出改造措施對設備穩(wěn)定性的明顯作用。

圖7

通過上述改造，長期困擾我公司RMG裝卸生產(chǎn)的吊具誤動作問題得到了徹底解決，大大提升了設備的作業(yè)安全性能。同時，這次吊具簡化改造還增加了該吊具維修的直觀性，降低了故障排除的時間，也降低了后續(xù)維修的配件成本，完全可以在類似場合進一步推廣。