張建國(guó)　武彬　石正雄

摘 要：隨著港口裝卸設(shè)備的自動(dòng)化和復(fù)雜程度提高，設(shè)備的電控系統(tǒng)種類(lèi)和樣式呈現(xiàn)多元化的趨勢(shì)。由于設(shè)備主電控系統(tǒng)與各子系統(tǒng)品牌的差異，對(duì)于設(shè)備備件、維修一體化的管理造成困難。通過(guò)對(duì)設(shè)備電控系統(tǒng)進(jìn)行一體化升級(jí)和改造研究，將主系統(tǒng)與子系統(tǒng)進(jìn)行整合，能夠有效解決備件管理、技術(shù)管理、成本管控中存在的難題，在設(shè)備管理工作中具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：多電控系統(tǒng);整合研究;應(yīng)用;設(shè)備管理

中圖分類(lèi)號(hào)：U653.92? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）10-0057-02

隨著全球一體化的推進(jìn)，港口物流業(yè)得以迅速發(fā)展，貨運(yùn)船舶朝著大型化趨勢(shì)發(fā)展，港口裝卸設(shè)備的復(fù)雜程度以及自動(dòng)化程度都不斷提高。并且由于裝備制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化生產(chǎn)，設(shè)備的電控系統(tǒng)種類(lèi)和樣式呈現(xiàn)多元化的趨勢(shì)。設(shè)備主電控系統(tǒng)與各子系統(tǒng)存在品牌差異，雖然可以通過(guò)系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)整機(jī)的可靠運(yùn)行，但是對(duì)于設(shè)備備件、維修一體化的管理造成困難。由于多種電控系統(tǒng)的存在，需要增加庫(kù)存種類(lèi)來(lái)保證設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備可靠的運(yùn)行，需要增加額外的通訊設(shè)備來(lái)將信息統(tǒng)一處理，維修人員也需要相應(yīng)掌握更多的技能來(lái)維護(hù)設(shè)備的運(yùn)行，設(shè)備的維保標(biāo)準(zhǔn)也很難進(jìn)行統(tǒng)一。這些都不利于設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化管理的實(shí)現(xiàn)。

近年港口裝卸設(shè)備的電控系統(tǒng)發(fā)展迅速，安川、西門(mén)子、ABB等眾多品牌都有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。以我公司堆場(chǎng)裝卸設(shè)備場(chǎng)橋?yàn)槔?，分析港口裝卸設(shè)備單機(jī)多電控系統(tǒng)當(dāng)前存在的問(wèn)題與整合的方案研究。

1 港口裝卸設(shè)備單機(jī)多電控系統(tǒng)存在的問(wèn)題

天津港歐亞國(guó)際集裝箱碼頭有限公司采用電纜卷盤(pán)式市電場(chǎng)橋，與以往傳統(tǒng)燃油場(chǎng)橋相比，增加了單獨(dú)的電纜卷盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在設(shè)備最初選型時(shí)，主機(jī)電控系統(tǒng)采用日本安川品牌，對(duì)于新增卷盤(pán)電控系統(tǒng)采用了西門(mén)子品牌。在場(chǎng)橋大車(chē)機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，主電控系統(tǒng)與卷盤(pán)電控系統(tǒng)需要進(jìn)行通訊，配合完成場(chǎng)橋運(yùn)行時(shí)的電纜收放，同時(shí)根據(jù)大車(chē)加減速，控制卷盤(pán)的收放力矩。主電路通過(guò)變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，變頻器通過(guò)ASI總線與PLC通訊模塊連接，對(duì)電機(jī)進(jìn)行力矩控制。而在放纜過(guò)程中產(chǎn)生的回饋能量則通過(guò)制動(dòng)單元進(jìn)入制動(dòng)電阻吸收。由于主電控系統(tǒng)與輔助機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)品牌差異，帶來(lái)以下問(wèn)題：

（1）單機(jī)多電控系統(tǒng)需使用額外的通訊模塊實(shí)現(xiàn)整機(jī)通訊。不同品牌的電控系統(tǒng)通訊一般都采用專(zhuān)有的通訊模塊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同品牌之間模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的通訊要求。一般需要特定的通訊模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)化為FROFIBUS、CANBUS等總線協(xié)議，才能實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的通訊。

（2）單機(jī)多電控系統(tǒng)設(shè)備備件種類(lèi)多，占用庫(kù)存資金大。由于不同品牌電控系統(tǒng)零部件通用性較差，為了保證設(shè)備的運(yùn)行，需要對(duì)每套電控系統(tǒng)的易損件、關(guān)鍵零部件進(jìn)行采購(gòu)，加大了企業(yè)運(yùn)營(yíng)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。以我公司場(chǎng)橋?yàn)槔?，需要?duì)兩套電控系統(tǒng)單獨(dú)采購(gòu)PLC、IO模塊、變頻器、制動(dòng)單元等備件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)互通互用。

（3）各系統(tǒng)之間集成度不夠高，不便于故障檢修。作為場(chǎng)橋卷盤(pán)輔助系統(tǒng)，卷盤(pán)運(yùn)行相對(duì)獨(dú)立，與安川主系統(tǒng)之間通訊主要有大車(chē)運(yùn)行信號(hào)，加減速信號(hào);卷盤(pán)西門(mén)子系統(tǒng)PLC反饋給主系統(tǒng)信號(hào)有卷盤(pán)OK信號(hào)、卷盤(pán)系統(tǒng)故障信號(hào)、電纜過(guò)緊或松纜信號(hào)。對(duì)于因卷盤(pán)變頻器故障或制動(dòng)單元導(dǎo)致的卷盤(pán)系統(tǒng)故障，無(wú)法通過(guò)設(shè)備故障顯示屏、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控電纜顯示對(duì)應(yīng)的故障代碼，需要利用電腦連接西門(mén)子PLC系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)，給檢修造成較大不便。

（4）單機(jī)多電控系統(tǒng)增加維修人員學(xué)習(xí)難度。維修人員需對(duì)每種電控系統(tǒng)的PLC特點(diǎn)、編程方法、日常維護(hù)注意事項(xiàng)、檢查等進(jìn)行掌握和學(xué)習(xí)，需要較多的知識(shí)儲(chǔ)備。公司的設(shè)備維護(hù)采用全外包模式，由于維修人員流動(dòng)性較大，以及人員學(xué)歷結(jié)構(gòu)分布不均等因素，很容易造成設(shè)備維修技術(shù)力量的嚴(yán)重流失，導(dǎo)致人員的設(shè)備維修能力不足，從而引起設(shè)備故障修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)、重復(fù)性故障較多等現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備管理指標(biāo)的考核指標(biāo)產(chǎn)生影響，無(wú)法滿足公司正常運(yùn)營(yíng)需求。

2 港口裝卸設(shè)備單機(jī)多電控系統(tǒng)整合研究與應(yīng)用

對(duì)設(shè)備單機(jī)多電控系統(tǒng)整合可以通過(guò)三個(gè)途徑解決，一是對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)與主電控系統(tǒng)的統(tǒng)一;二是將原有子系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)備件可替代，以及深度的系統(tǒng)集成，將更多的IO信號(hào)通訊給主電控系統(tǒng)，但是仍然無(wú)法解決維修人員需掌握的知識(shí)點(diǎn)較多，導(dǎo)致人員維修能力不足的問(wèn)題;三是將主電控系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)與子電控系統(tǒng)的統(tǒng)一，具體方案描述對(duì)比如下：

表1

根據(jù)以上三個(gè)方案的對(duì)比，結(jié)合公司場(chǎng)橋的實(shí)際情況，我們認(rèn)為方案一，改造投入成本較低，改造后解決了備件停產(chǎn)問(wèn)題，降低了維保難度，最終電纜的隨動(dòng)效果較好，滿足使用要求。

具體改造方案為更換現(xiàn)有西門(mén)子卷盤(pán)電控系統(tǒng)的控制PLC、變頻器及制動(dòng)單元，選擇主電控系統(tǒng)品牌的CP-816擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn)卷盤(pán)系統(tǒng)所有信號(hào)的接入，安川主PLC可以對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行調(diào)用，將信號(hào)邏輯程序編寫(xiě)在主PLC內(nèi)，通過(guò)對(duì)照故障代碼可以實(shí)現(xiàn)在設(shè)備故障顯示屏、監(jiān)控管理系統(tǒng)故障日志中直接查看該子系統(tǒng)的故障履歷，能夠快速定位故障點(diǎn)，故障排查針對(duì)性更強(qiáng)。

采用安川A1000系列變頻器代替原西門(mén)子變頻器，A1000系列變頻器采用耐環(huán)境設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)耐濕、耐塵、耐油、耐振動(dòng)，并且相比西門(mén)子變頻器，體積更小，備件充足，價(jià)格低50%左右。由于安川A1000系列變頻器體積更小，改造后可將原來(lái)安裝在室外盤(pán)柜的變頻器、PLC等關(guān)鍵電氣元件安裝至電氣房?jī)?nèi)，電氣房?jī)?nèi)部溫度、濕度較為穩(wěn)定，灰塵較少，為電氣設(shè)備的正常運(yùn)行提供前提條件。

3 系統(tǒng)整合效果分析

當(dāng)前，我公司已經(jīng)完成27臺(tái)場(chǎng)橋大車(chē)電纜卷盤(pán)系統(tǒng)的升級(jí)改造，相對(duì)于之前單機(jī)多電控系統(tǒng)的情況，我們從以下幾個(gè)方面做了對(duì)比。

（1）改造后，對(duì)各系統(tǒng)之間的通訊方式進(jìn)行了統(tǒng)一，減少了中間通訊模塊，降低整機(jī)成本，增加了電控系統(tǒng)通訊的可靠性。

（2）對(duì)改造前后庫(kù)存的備件種類(lèi)、數(shù)量及金額進(jìn)行了對(duì)比，如下表所示。卷盤(pán)電控系統(tǒng)關(guān)鍵零部件包括電機(jī)編碼器、變頻器、制動(dòng)單元、IO模塊、主接觸器等，改造完成后取消了電機(jī)主接觸器，并且變頻器、制動(dòng)單元、IO模塊等備件與主電控系統(tǒng)零部件實(shí)現(xiàn)了型號(hào)統(tǒng)一，無(wú)需單獨(dú)采購(gòu)。關(guān)鍵備件總庫(kù)存金額得到大幅降低，同時(shí)供貨周期也大幅縮短，沒(méi)有停產(chǎn)的備件，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。

（3）改造后對(duì)卷盤(pán)電控系統(tǒng)與主電控系統(tǒng)進(jìn)行了深度集成，將卷盤(pán)電控系統(tǒng)全部的IO信號(hào)都傳輸至主PLC，通過(guò)起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以更加直觀的確認(rèn)故障時(shí)各元件的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于故障的檢修效率有一定的提升，平均修復(fù)時(shí)間會(huì)相應(yīng)有所降低。

（4）改造后，維修人員只需掌握安川PLC特點(diǎn)、編程方法、日常維護(hù)注意事項(xiàng)等即可，減少了學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)。且可以通過(guò)公司的安川電控實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展培訓(xùn)，提升維修人員技能水平。下表是改造前后，我們對(duì)5臺(tái)場(chǎng)橋卷盤(pán)電控系統(tǒng)故障次數(shù)及維修時(shí)間的對(duì)比。各類(lèi)故障次數(shù)明顯減少，平均修復(fù)時(shí)間有所下降。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)設(shè)備單機(jī)多電控系統(tǒng)的整合，簡(jiǎn)化了不同系統(tǒng)之間的通訊方式，解決了需要單獨(dú)設(shè)置通訊模塊、通訊干擾故障、備件種類(lèi)多、庫(kù)存金額較大、缺乏維修技術(shù)支持、維修人員需掌握的知識(shí)點(diǎn)多等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障次數(shù)、在線故障率修復(fù)時(shí)間的下降，提高了設(shè)備可靠性，優(yōu)化了設(shè)備備件庫(kù)存種類(lèi)，節(jié)約了維護(hù)成本。