场桥起升及小车机构移动式手柄控制改造技术方案.doc

场桥维保安全控制装置改造方案 余德汉 林炳城 曹小雄广州南沙海港集装箱码头有限公司 摘 要：分析了场桥检查维修时可能存在安全问题，针对这些问题建立了场桥维保安全控制装置方案，该方案改造简单，操作方便快捷，增加了设备的安全保护功能，提高了设备检查维修效率。关键词：场桥；维保安全；控制装置；改造；方案Abstract: Discuss the safety problem that it maybe happen when check or maintenance the RTG, building control equipment program of maintenance and safety , the program with advantages ofsimple processing method and easy to operate, increase the device security features, improved equipment efficiency when it need check and maintenance Keyword: Rubber-tyred container gantry crane.; maintenance and safety; Control equipment ;Transformation; Program 一、 前言目前轮胎式集装箱龙门场桥（简称场桥）是集装箱码头堆场专用机械, 在各港口集装码头得到了广泛的应用。场桥起升、大车、小车机构通常是在司机室联动台统一集中进行操作，其它部位并不设立独立操作台。维修人员进行维修和例行检查都需要司机配合，当司机在司机室操作时，站在小车架上的维修人员与其只能采用对讲机沟通，无法使用手势进行指挥，因此维修人员与司机之间必须要建立有良好的沟通，能第一时间通知司机进行各机构的操作或停止，确保人身安全，避免发生意外事故。当维修人员与司机沟通存在误会，或操作人员误操作，很有可能造成人身意外事故，为了避免发生操作意外事故，消除安全隐患，建立一个可移动式的手柄控制系统对起升机构及小车机构进行操作控制很有必要，同时也可以满足维修人员在检查维修时，能够准确把握起升和小车的速度及各机构的位置与方向，方便维修工作进行，提高维修效率。二、 技术改造方案 1. 技术改造的原理场桥起升机构采用转速闭环矢量恒功率控制方式，即在额定负载时，电机转速为额定转速；当负载减小时，电机速度相应提高。适合起升专用的变频器能自动检测负载的转矩，并根据测得的负载转矩变化情况，保持恒功率输出，轻载时电机运转速度成倍提高，以提高工作效率。小车运行机构使用矢量控制的方式。利用电机参数和来自电机的编码器反馈信号，控制系统提供智能减速和停止以防止超过最终停止位置，自动的智能减速特性可以减小靠近最终停止位置低速运行段，增强机构的整体性能。根据以上机构的电机控制模式，可以通过在小车架上增加一个可移动式的控制手柄，通过该手柄实现控制小车、起升机构的平稳、安全运行。该手柄的控制速度受到限制，速度是全速的20%，而且手柄的操作开关在场桥的电控系统里经过互锁。控制手柄的速度信号直接给到电控系统的速度控制模块，其它的控制开关的信号给到小车、起升机构互锁程序，包括与小车向前、向后，起升向上、向下的各限位开关、运行硬件、变频器及运算系统的软件互锁，满足场桥原来各机构电控设计的保护工况，保证手柄操作过程中各运行机构不会出现意外的失控。设计的控制原理图见图1。 图1 控制原理2. 硬件原理图需要实现移动式手柄的硬件控制，只要把手柄的操作开关信号连接到最近的PLC通讯站，采用通讯的方式实现控制变频器驱动各机构的运行。手柄的信号有7个输入点，包括“控制合，控制断，起升向上，起升向下，小车向前，小车向后，紧停”，其中前面的6个信号点直接连接到小车架远程站的JAMSC-120CR的4M开关量输入模块内，“紧停”开关必须是硬件连接，与小车屏内的紧停开关串联，实现硬件连接，具体硬件原理图见图2。图2硬件原理图3. 软件原理图 完成硬件的准备工作后，需要在电控系统里的主PLC进行软件的开发及编写。由于包括起升及小车两个运行机构，必须在各机构的互锁程序里加入相应的控制程序及保护功能，实现手柄的安全操作及其功能。需要PLC程序的起升运行连锁DWG H17.01、H17.02，加入手柄的控制点、起升向上/向下命令及保护功能，同时在小车运行连锁里DWG H19.01、H19.02加入手柄控制小车机构的输入点、小车向前/向后及保护功能，在控制合的程序DWG H16.01里加入手柄的控制合、控制断的功能，实现本地合控制本地操作功能，在变频器速度控制运算模块DWG H03程序里加入速度限速功能，速度设置为原速度的20%，对运行机构的速度进行限制。三、操作及安全事项1. 操作指引操作手柄有7个控制开关（图3），分别为“控制合”， “控制断”， “起升向上”， “起升向下”， “小车向前”， “小车向后”，“紧停”。紧停为标准下压式旋转复位开关，其它的开关为常按式自复位按钮式开关。各开关的功能定义见表2。 图3 控制手柄各开关的功能定义见表1。名称种类定义紧停红色按钮场桥紧急停止按钮，旋转式复位合自复位兰色按钮场桥控制电源接通断自复位红色按钮场桥控制电源断上自复位白色按钮起升向上运行下自复位白色按钮起升向下运行前自复位白色按钮小车向前运行后自复位白色按钮小车向后运行 表1 按钮功能定义(1) 按下操作手柄上绿色按钮“控制合”，接通场桥控制电源；按下红色的“控制断”，关闭场桥控制电源；(2) 按下白色“上”按钮，同时按着控制“合”，起升机构以20%的速度向上运行，放开按钮停止运行；按下白色“下”按钮，同时按着控制“合”，起升机构以20%的速度向下运行，放开按钮停止运行。(3) 按下白色“前”按钮，同时按着控制“合”，小车机构以20%的速度向前运行，放开按钮停止运行；按下白色“后”按钮，同时按着控制“合”，小车机构以20%的速度向后运行，放开按钮停止运行。(4) 起升、小车机构运行停止后，完成操作需要停机时，按下“断”按钮断开控制电源。 2.安全注意事项（1）需要强调人身安全和场桥的安全。由于操作的是非常大的场桥设备，因此在场桥小车架上，需要格外注意安全，在运行小车时，确保小车架、小车轨道上的没有人员及杂物，吊具的高度要足够高允许吊具通过，避免发生吊具碰撞。（2）在操作起升过程中，必须确保在吊具下面没有人，并且只允许空吊具运行，场桥上及该场桥下的人员要知到该场桥起升机构开始运作。（3）当需要正常停止主起升、小车的运作时，通过松开按钮来实现平稳的停车，不要按下紧停按钮或将关闭控制，这些都会造成突然的快速停止。四、改造效果通过加入移动式操作手柄，实现维修人员自己在小车架本地对起升、小车机构进行安全慢速的操作，消除由维修人员指挥