港口电气传动

1、第第7章章 集装箱装卸桥电气设备集装箱装卸桥电气设备 7.1 岸边集装箱起重机发展史岸边集装箱起重机发展史 7.2 现代岸边集装箱起重机的电气参数现代岸边集装箱起重机的电气参数 7.3 岸边集装箱起重机电控系统构成岸边集装箱起重机电控系统构成 7.4 先进的功能先进的功能 7.5 现代岸边集装箱起重机吊具现代岸边集装箱起重机吊具 7.6 电气控制系统主要安全联锁保护环节电气控制系统主要安全联锁保护环节 港口电气传动 世界贸易的发展世界贸易的发展 带动带动 集装箱水运业的飞快发展集装箱水运业的飞快发展 船东追船东追 求最大求最大 利润利润 集装箱船越造越大集装箱船越造越大 马士基马士基 1.45

2、万万TEU 25节节 常规岸桥设备常规岸桥设备 无法满足无法满足 一次只能吊运一次只能吊运 两个两个40英尺箱英尺箱 7- 1 岸边集装箱起重机发展史岸边集装箱起重机发展史 港口电气传动 高效集装箱高效集装箱 装卸设备装卸设备 加大小车运行速度加大小车运行速度 加大起升速度加大起升速度 一次装卸的箱数一次装卸的箱数 双双40英尺箱起重机英尺箱起重机 港口电气传动 岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机 港口电气传动 7- 1 岸边集装箱起重机发展史岸边集装箱起重机发展史 受全球集装箱贸易快速增长的刺激和规模经济利受全球集装箱贸易快速增长的刺激和规模经济利 益的驱使，十几年来大型集装箱船数量骤增，尺益

3、的驱使，十几年来大型集装箱船数量骤增，尺 度骤长，度骤长，6000TEU以上的集装箱船日渐成为主流以上的集装箱船日渐成为主流 船型。船型。 TEU是英文是英文Twenty-foot Equivalent Unit的缩写。的缩写。 是以长度为是以长度为20英尺的集装箱为国际计量单位，也英尺的集装箱为国际计量单位，也 称国际标准箱单位。通常用来表示船舶装载集装称国际标准箱单位。通常用来表示船舶装载集装 箱的能力，也是集装箱和港口吞吐量的重要统计、箱的能力，也是集装箱和港口吞吐量的重要统计、 换算单位。换算单位。 港口电气传动 7- 1 岸边集装箱起重机发展史岸边集装箱起重机发展史 中国集装箱运输始

4、于中国集装箱运输始于20世纪世纪50年代中期的铁路集年代中期的铁路集 装箱运输。装箱运输。20世纪世纪70年代，中国海上集装箱运输年代，中国海上集装箱运输 的正式启动。自的正式启动。自20世纪世纪80年代以来，中国集装箱年代以来，中国集装箱 运输的增长速度始终以远远超过世界平均增幅运输的增长速度始终以远远超过世界平均增幅 （6%-8%）的水平发展。现今中国已初步形成了）的水平发展。现今中国已初步形成了 布局合理、设施较完善、现代化程度较高的集装布局合理、设施较完善、现代化程度较高的集装 箱运输体系。箱运输体系。 港口电气传动 我国集装箱装卸桥的制造开始于我国集装箱装卸桥的制造开始于1978年，

5、上年，上 海港机制造厂为天津港制造了我国的第一台装卸海港机制造厂为天津港制造了我国的第一台装卸 桥。桥。 随着国际航运业的发展，对集装箱船舶以及随着国际航运业的发展，对集装箱船舶以及 装卸桥提出更高的要求，集装箱岸桥的起升高度、装卸桥提出更高的要求，集装箱岸桥的起升高度、 起升重量不断增加。起升重量不断增加。 7- 1 岸边集装箱起重机发展史岸边集装箱起重机发展史 港口电气传动 进入进入21世纪后，随着超巴拿马型集装箱船只世纪后，随着超巴拿马型集装箱船只 的投入运营，超巴拿马型桥吊成为世界主要港口的投入运营，超巴拿马型桥吊成为世界主要港口 主要设备。主要设备。 超巴拿马桥吊的主要参数都发生了很

6、大的变超巴拿马桥吊的主要参数都发生了很大的变 化。起重量增加倒化。起重量增加倒65100吨，前伸距增加到吨，前伸距增加到65 70m，起升高度增加到，起升高度增加到3845m。这使得起升。这使得起升 机构对其硬件提出了更高的要求，来完成如此大机构对其硬件提出了更高的要求，来完成如此大 的起升量。的起升量。 7- 1 岸边集装箱起重机发展史岸边集装箱起重机发展史 港口电气传动 7- 1 岸边集装箱起重机发展史岸边集装箱起重机发展史 目前中国已初步建成环渤海、长江三角洲、东南目前中国已初步建成环渤海、长江三角洲、东南 沿海、珠江三角洲和西南沿海沿海、珠江三角洲和西南沿海5个规模化、集约个规模化、集

7、约 化、现代化的港口群体，将进一步促进中国港口化、现代化的港口群体，将进一步促进中国港口 集装箱运输的发展，集装箱运输的发展，2007年，上海港已超越中国年，上海港已超越中国 香港港，位居世界集装箱港口第二位。深圳港、香港港，位居世界集装箱港口第二位。深圳港、 青岛港、宁波青岛港、宁波-舟山港、广州港、天津港、厦门港舟山港、广州港、天津港、厦门港 等都保持着快速发展的势头。等都保持着快速发展的势头。 港口电气传动 7- 1 岸边集装箱起重机发展史岸边集装箱起重机发展史 2009年年1-10月，全国规模以上港口完成国际标准月，全国规模以上港口完成国际标准 集装箱吞吐量集装箱吞吐量2902.39万

8、万TEU，比，比2008年同比增年同比增 长长18.4%。其中沿海港口完成。其中沿海港口完成2700.37万万TEU， 同比增长同比增长18.4%；内河港口完成；内河港口完成202.02万万TEU， 同比增长同比增长17.2%。 港口电气传动 照片摄于上世纪照片摄于上世纪 年代末，从年代末，从 图片中我们看到，图片中我们看到， 由于当时还没有由于当时还没有 引进集装箱装卸引进集装箱装卸 桥等专业机械设桥等专业机械设 备，接卸一个集备，接卸一个集 装箱需要两台吊装箱需要两台吊 车和三名装卸工。车和三名装卸工。 （1）岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机- -集装箱装卸桥集装箱装卸桥 港口电气传动 世

9、界先进水平的全世界先进水平的全 自动化双小车双自动化双小车双40 英尺箱岸边集装箱英尺箱岸边集装箱 起重机起重机 岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机 ： 起升机构、俯仰机起升机构、俯仰机 构、大车运行机构构、大车运行机构 和小车运行机构等。和小车运行机构等。 （1）岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机- -集装箱装卸桥集装箱装卸桥 港口电气传动 集装箱吊具是装卸集装箱的专用吊具，它通过其端部集装箱吊具是装卸集装箱的专用吊具，它通过其端部 横梁四角的旋锁与集装箱的顶角配件连接，由司机操横梁四角的旋锁与集装箱的顶角配件连接，由司机操 作控制旋锁的开闭作业。集装箱吊具的质量与可靠性，作控制旋锁的开闭作业。

10、集装箱吊具的质量与可靠性， 直接影响着起重机的整机性能。直接影响着起重机的整机性能。 在集装箱起重机全部故障中，吊具的故障几乎要占在集装箱起重机全部故障中，吊具的故障几乎要占 6070， （1）岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机- -集装箱装卸桥集装箱装卸桥 港口电气传动 （1）岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机- -集装箱装卸桥集装箱装卸桥 港口电气传动 （1）岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机- -集装箱装卸桥集装箱装卸桥 港口电气传动 （1）岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机- -集装箱装卸桥集装箱装卸桥 港口电气传动 （1）岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机- -集装箱装卸桥集装箱装卸桥 港口电

11、气传动 7- 2 现代岸边集装箱起重机的电气参数现代岸边集装箱起重机的电气参数 供电电源供电电源 1) 电源型式电源型式 柴油发电机供电，高压交流电供电两种类型。 2) 频率频率 交流电，不管是高压交流电还是发电机组，只 有50 Hz和60 Hz两种。 港口电气传动 3) 电压电压 (1) 柴油发电机组供电时，电压通常为柴油发电机组供电时，电压通常为 440V 480V；超大功率时，少数用；超大功率时，少数用 575 V。 (2) 高压交流电供电时，由于各国电制不同，差高压交流电供电时，由于各国电制不同，差 别很大。常见的有别很大。常见的有3.3kV、4.16kV、6kV、6.3kV、 10k

12、V、11kV、12kV、13.2kV、15kV等。等。 港口电气传动 3) 电压电压 中国、中国台湾、中国香港和日本、新加坡等，中国、中国台湾、中国香港和日本、新加坡等， 大多用大多用3.3 kV、6 kV、10 kV； 北美地区北美地区(美国和加拿大美国和加拿大)通常为通常为4.16kV、12 kV； 南美常用南美常用11 kV或或13.2 kV； 欧洲常用欧洲常用6 kV、10 kV、15 kV。 港口电气传动 设备总功率和装机容置设备总功率和装机容置 1) 设备总功率设备总功率 设备总功率是指岸桥所有电气设备额定功率的 总和，是表示岸桥所装备的用电设备额定总容 量的值，是静态值，一般小于

13、装机容量。 2) 装机容量装机容量 装机容量是指岸桥上同时使用的用电设备瞬时 (起制动)消耗的最大功率，是动态值的极限。 装机容量值用来确定变压器容量或柴油发电机 组容量的大小，是码头输配电设计施工的重要 参数。 港口电气传动 7- 3 桥吊电控系统构成桥吊电控系统构成 现代岸边集装箱起重机总体结构现代岸边集装箱起重机总体结构 现代岸边集装箱起重机一般由五个主要部分组 成：供电系统、起升机构、大车机构、俯仰机 构、小车机构。 港口电气传动 高压供电系统高压供电系统 1) 电源及电压等级电源及电压等级 岸桥由三相交流电源供电，供电电压根据码头 的供电要求，一般在3.3kV16kV。 通过一个主动

14、力变压器(功率在800kVA 4500kVA之间)，供起升、大车、俯仰、小车驱 动电源用； 另有一个辅助变压器(功率在100kVA300kVA 之间)供辅助机构、控制和照明用。电源频率为 50Hz或60Hz。 港口电气传动 高压供电系统高压供电系统 2) 供电方式供电方式 码头供 电设施 装 卸 桥 高 压 电 缆卷筒 装 卸 桥 高 压 配 电柜 主要变 压器 辅助变 压器 各机构驱动 装置 控制系统、 照明、辅助 系统 港口电气传动 高压供电系统高压供电系统 2) 供电方式供电方式 （1）码头接线箱提供）码头接线箱提供10kV电源，通过机上电电源，通过机上电 缆卷筒接至机器房内的高压进线柜

15、并由变压器缆卷筒接至机器房内的高压进线柜并由变压器 配电柜供电给变压器。配电柜供电给变压器。 （2）应急岸电电源）应急岸电电源(380V,50Hz)，通过海侧门，通过海侧门 腿上的应急电源箱接到电气房内低压柜，供机腿上的应急电源箱接到电气房内低压柜，供机 构应急运行和构应急运行和PLC、照明、维修用电。、照明、维修用电。 港口电气传动 高压供电系统高压供电系统 2) 供电方式供电方式 （3）小车及吊具上的驱动与控制电源及通讯）小车及吊具上的驱动与控制电源及通讯 电缆，均经过电缆悬挂装置由电气房接至司机电缆，均经过电缆悬挂装置由电气房接至司机 室吊具柜内，后大梁电缆槽、机房底部电缆槽室吊具柜内，

16、后大梁电缆槽、机房底部电缆槽 与电气房底部相通。与电气房底部相通。 （4）吊具电缆采用）吊具电缆采用48芯特软电缆；吊具上下芯特软电缆；吊具上下 架的电气连接采用架的电气连接采用55芯专用插头插座。芯专用插头插座。 港口电气传动 起升机构控制起升机构控制 起升机构由两台交流永磁变频电动机驱动，起起升机构由两台交流永磁变频电动机驱动，起 升电机升电机1与大车电机与大车电机1、起升电机、起升电机2与大车电机与大车电机2 分别共用一套变频调速装置分别共用一套变频调速装置日本安川日本安川 H5港港 机专用变频器，采取先到先服务的控制方式机专用变频器，采取先到先服务的控制方式 （联动台上起升和大车共用一

17、个十字手柄）（联动台上起升和大车共用一个十字手柄）, 可分别不同时地运行起升或大车机构。起升机可分别不同时地运行起升或大车机构。起升机 构为带构为带PG矢量控制。矢量控制。 港口电气传动 起升机构控制起升机构控制 港口电气传动 大车机构控制大车机构控制 大车行走机构由大车行走机构由24台交流鼠笼式电机驱动，陆台交流鼠笼式电机驱动，陆 侧、海测各侧、海测各12台。台。 与起升与起升1和起升和起升2电机用两台变频器，正常状态电机用两台变频器，正常状态 时两台变频器各驱动一侧时两台变频器各驱动一侧12台行走电机，应急台行走电机，应急 状态（如一台变频器故障）时，由一台变频器状态（如一台变频器故障）时

18、，由一台变频器 同时驱动同时驱动24台行走电机。台行走电机。 由相应的交流接触器分别选择起升和由相应的交流接触器分别选择起升和1#大车的大车的 运行，二机构各有独立的速度调节器，电流调运行，二机构各有独立的速度调节器，电流调 节器，电流限制值，过流脱扣保护及磁场控制节器，电流限制值，过流脱扣保护及磁场控制 参数等。参数等。 港口电气传动 大车机构控制大车机构控制 为防止二个机构在同一时刻运行，采用先到先为防止二个机构在同一时刻运行，采用先到先 服务的方法，即先操作的机构先运行，只有当服务的方法，即先操作的机构先运行，只有当 一个退出运行后，另一个机构才能运行。大车一个退出运行后，另一个机构才能

19、运行。大车 机构为不带机构为不带PG的开环的开环V/F控制。控制。 港口电气传动 大车机构控制大车机构控制 港口电气传动 小车机构控制小车机构控制 小车机构由一台交流鼠笼式变频电机驱动。小小车机构由一台交流鼠笼式变频电机驱动。小 车电机和俯仰电机由一套变频器控制，采取先车电机和俯仰电机由一套变频器控制，采取先 到先行原则，为带到先行原则，为带PG的矢量控制。的矢量控制。 港口电气传动 小车机构控制小车机构控制 港口电气传动 俯仰机构控制俯仰机构控制 俯仰机构有一台交流变频鼠笼式电机驱动，和俯仰机构有一台交流变频鼠笼式电机驱动，和 小车电机共用一台变频器，采取先到先服务原小车电机共用一台变频器，

20、采取先到先服务原 则，为带则，为带PG量控制。量控制。 港口电气传动 俯仰机构控制俯仰机构控制 港口电气传动 7- 4 先进的通信联网功能先进的通信联网功能 现代岸桥的电控系统都采用现代岸桥的电控系统都采用PLC（可编程逻辑（可编程逻辑 控制器）作为整机的控制中心。控制器）作为整机的控制中心。 除了除了PLC以外，为了整机的故障显示、箱量管以外，为了整机的故障显示、箱量管 理和起重机维护保养的需要，又增加了理和起重机维护保养的需要，又增加了CMS （起重机管理系统）。（起重机管理系统）。 无论直流系统还是交流系统都有若干个调整控无论直流系统还是交流系统都有若干个调整控 制器，我们称它作驱动器。

21、制器，我们称它作驱动器。 港口电气传动 7- 4 先进的通信联网功能先进的通信联网功能 PLC、CMS、驱动器间都需要交流信息、驱动器间都需要交流信息(通讯通讯)。 整台起重机上有整台起重机上有3个层次的不同的通讯方式。个层次的不同的通讯方式。 第一层：各个输入输出模块与第一层：各个输入输出模块与PLC之间的通讯。之间的通讯。 第二层：第二层：PLC与各个驱动器之间的通讯。与各个驱动器之间的通讯。 第三层：第三层：PLC、CMS之间的以太网之间的以太网(ETHERNET) 通讯通讯 港口电气传动 7- 4 先进的通信联网功能先进的通信联网功能 第一层第一层 第二层第二层 第三层第三层 CMS

22、PLCDRVDRV I/O I/O I /O I/O 港口电气传动 7- 4 先进的通信联网功能先进的通信联网功能 这这3个层次的通讯在同时进行着不同内容的信息个层次的通讯在同时进行着不同内容的信息 交流，互不干扰。交流，互不干扰。 实时控制的响应时间在第一层次达到实时控制的响应时间在第一层次达到10ms，第，第 二层次达到二层次达到510ms。 PLC与与CMS之间的以太网通讯则是大批量的数据之间的以太网通讯则是大批量的数据 通讯。通讯。 如果通过光缆线与地面计算机相连，那么，如果通过光缆线与地面计算机相连，那么， RCMS远程起重机管理系统也挂在第三层以太网远程起重机管理系统也挂在第三层以

23、太网 上。上。 港口电气传动 7- 5 现代岸边集装箱起重机吊具现代岸边集装箱起重机吊具 吊具通过其端部横梁四角的旋锁与集装箱的顶角配吊具通过其端部横梁四角的旋锁与集装箱的顶角配 件连接，由司机操作控制旋锁的开闭作业。件连接，由司机操作控制旋锁的开闭作业。 集装箱吊具的质量与可靠性，直接影响着起重机的集装箱吊具的质量与可靠性，直接影响着起重机的 整机性能。在集装箱起重机全部故障中，吊具的故整机性能。在集装箱起重机全部故障中，吊具的故 障几乎要占障几乎要占6070， 吊具的种类有固定式吊具（整体式吊具）、主从式吊具的种类有固定式吊具（整体式吊具）、主从式 吊具（组合式吊具）、子母式吊具（换装式吊

24、具）、吊具（组合式吊具）、子母式吊具（换装式吊具）、 伸缩式吊具。伸缩式吊具。 港口电气传动 7.5.1 集装箱吊具的型式集装箱吊具的型式 （1）固定式吊具）固定式吊具 固定式吊具也称整体式吊具，它只能装卸一种固定式吊具也称整体式吊具，它只能装卸一种 规格的集装箱。它无专用动力装置，是通过钢规格的集装箱。它无专用动力装置，是通过钢 丝绳的升降带动棘轮机构驱动旋锁转动，从而丝绳的升降带动棘轮机构驱动旋锁转动，从而 以钢丝绳机械运动的方式实现自动开闭锁。这以钢丝绳机械运动的方式实现自动开闭锁。这 种吊具结构简单、重量轻，但使用不便，一般种吊具结构简单、重量轻，但使用不便，一般 用于多用途门机和一般

25、门机上。用于多用途门机和一般门机上。 港口电气传动 港口电气传动 7.5.1 集装箱吊具的型式集装箱吊具的型式 （2）主从式吊具）主从式吊具 主从式吊具也称组合式吊具。这种吊具由上下两主从式吊具也称组合式吊具。这种吊具由上下两 个吊具组合而成。一般上吊具为个吊具组合而成。一般上吊具为20ft，下吊具为，下吊具为 40ft。在上吊具上装有动力装置。起吊不同规格的。在上吊具上装有动力装置。起吊不同规格的 集装箱时，只要装上或卸下下吊具即可。集装箱时，只要装上或卸下下吊具即可。 主从式吊具与固定式吊具相比，它使用方便，但主从式吊具与固定式吊具相比，它使用方便，但 重量较大。重量较大。 港口电气传动

26、港口电气传动 7.5.1 集装箱吊具的型式集装箱吊具的型式 （3）子母式吊具）子母式吊具 子母式吊具也称换装式吊具。这种吊具在其专子母式吊具也称换装式吊具。这种吊具在其专 用吊梁上装有动力系统，用来驱动下面吊具上用吊梁上装有动力系统，用来驱动下面吊具上 的旋锁机构。在吊梁下可换装的旋锁机构。在吊梁下可换装20ft、40ft等多等多 种规格集装箱固定吊具。种规格集装箱固定吊具。 与主从式吊具比较，它具有自重较轻，但更换与主从式吊具比较，它具有自重较轻，但更换 吊具花费的时间较长。吊具花费的时间较长。 港口电气传动 港口电气传动 7.5.1 集装箱吊具的型式集装箱吊具的型式 （4）伸缩式吊具）伸缩

27、式吊具 伸缩式吊具是通过液压传动驱动伸缩链条或油伸缩式吊具是通过液压传动驱动伸缩链条或油 缸，使吊具自动伸缩改变吊具长度，以适应装缸，使吊具自动伸缩改变吊具长度，以适应装 卸不同规格的集装箱。伸缩式吊具虽然重量较卸不同规格的集装箱。伸缩式吊具虽然重量较 大，但长度调节方便，操作灵活，通用性强，大，但长度调节方便，操作灵活，通用性强， 生产效率高，因此目前世界上的集装箱专用机生产效率高，因此目前世界上的集装箱专用机 械大都采用这种吊具。械大都采用这种吊具。 伸缩式吊具伸缩式吊具3种类型，分为标准吊具、双箱吊种类型，分为标准吊具、双箱吊 具、可移动式双箱吊具具、可移动式双箱吊具3种。种。 港口电气

28、传动 港口电气传动 适用箱型：ISO标准20、40、APL45 额定起重量：50吨10偏心载荷，232.5吨（双箱） 吊具四角吊耳负重：10吨4 伸缩：25秒（20英尺到40英尺），32秒（20英尺到45英尺） 转销：1秒（90） 导板：35秒（180） 电源：交流380V，频率50Hz，功率7.5kW 表面处理：冲砂SA212，2层环氧富锌底漆，2层丙烯酸面漆 防护等级：IP55 液压：系统压力12MPa 环境温度：-2040 港口电气传动 7.5.2 标准吊具标准吊具 （1）钢结构）钢结构 标准伸缩式吊具由钢结构、锁销机构、伸缩机标准伸缩式吊具由钢结构、锁销机构、伸缩机 构、导板机构等组成

29、。构、导板机构等组成。 吊具的钢结构是吊具的承载构件，它呈全封闭吊具的钢结构是吊具的承载构件，它呈全封闭 式，由主梁和伸缩梁两部分构成。伸缩梁结构式，由主梁和伸缩梁两部分构成。伸缩梁结构 被嵌套在主梁的两根被嵌套在主梁的两根“”形梁中。在伸缩驱动形梁中。在伸缩驱动 力的作用下，它可以在力的作用下，它可以在“”形梁中滑动。形梁中滑动。 港口电气传动 （2）锁销机构）锁销机构 吊具在四个端部有吊具在四个端部有4个锁销，采用悬挂方式支承，个锁销，采用悬挂方式支承， 通过锁销螺母支承在关节轴承上。通过锁销螺母支承在关节轴承上。 该轴承由轴承钢制造，能承受较大的轴向冲击力，该轴承由轴承钢制造，能承受较大

30、的轴向冲击力， 完全适应于集装箱吊具大负荷的冲击、露天作业完全适应于集装箱吊具大负荷的冲击、露天作业 的恶劣工况。轴承座上开有润滑油槽，以保证支的恶劣工况。轴承座上开有润滑油槽，以保证支 承面能得到良好的润滑。承面能得到良好的润滑。 位于吊具四角的顶销被用来检测吊具是否完全着位于吊具四角的顶销被用来检测吊具是否完全着 箱。箱。 港口电气传动 （2）锁销机构）锁销机构 为了确保作业安全，吊具锁销除了电气联锁外，为了确保作业安全，吊具锁销除了电气联锁外， 还装有机械联锁装置。当吊着集装箱吊至空中时，还装有机械联锁装置。当吊着集装箱吊至空中时， 若电气联锁失灵或司机误操作，机械联锁装置保若电气联锁失

31、灵或司机误操作，机械联锁装置保 证锁销机构绝对不会发生转动。证锁销机构绝对不会发生转动。 吊具两端的端梁内各有一套由油缸推动的曲柄连吊具两端的端梁内各有一套由油缸推动的曲柄连 杆机构，每套机构驱动两个锁销动作。它们被安杆机构，每套机构驱动两个锁销动作。它们被安 装在箱形端部横梁内，不会受到外力破坏，具有装在箱形端部横梁内，不会受到外力破坏，具有 很高的可靠性。很高的可靠性。 港口电气传动 （2）锁销机构）锁销机构 开（闭）锁限位开关也被安装在端部横梁里面，开（闭）锁限位开关也被安装在端部横梁里面， 通过检测连杆上感应块的两个位置来检测开（闭）通过检测连杆上感应块的两个位置来检测开（闭） 锁状态

32、。锁状态。 港口电气传动 （3）伸缩驱动机构）伸缩驱动机构 吊具伸缩动作靠油马达和减速箱驱动链轮链条传吊具伸缩动作靠油马达和减速箱驱动链轮链条传 动实现。当伸缩梁在伸缩运动过程中遇到限位开动实现。当伸缩梁在伸缩运动过程中遇到限位开 关时，即发出信号并切断伸（缩）电磁阀电源，关时，即发出信号并切断伸（缩）电磁阀电源， 使油马达停止转动，吊具定位于设定的使油马达停止转动，吊具定位于设定的20ft、40ft 和或和或45ft位置，并在司机室的显示屏上显示吊具的位置，并在司机室的显示屏上显示吊具的 伸（缩）长度。伸（缩）长度。 港口电气传动 （4）导板机构）导板机构 导板分别安装于吊具的导板分别安装于

33、吊具的4个角上。导板作用是快速个角上。导板作用是快速 将锁销插入集装箱的角配件孔中，以提高装卸效将锁销插入集装箱的角配件孔中，以提高装卸效 率。率。 导板分活动导板和固定导板两大类。导板分活动导板和固定导板两大类。 活动导板主要用于与岸边集装箱起重机相配的吊活动导板主要用于与岸边集装箱起重机相配的吊 具上；具上； 固定导板则多用于与轮胎式龙门起重机相配的吊固定导板则多用于与轮胎式龙门起重机相配的吊 具上。具上。 港口电气传动 （4）导板机构）导板机构 由于由于4组导板具有独立的驱动装置，因此它们可按组导板具有独立的驱动装置，因此它们可按 司机的操纵指令，或同时动作或成对或单独动作。司机的操纵指

34、令，或同时动作或成对或单独动作。 导板抬起后，其外形尺寸不得超出转销箱的边界导板抬起后，其外形尺寸不得超出转销箱的边界 尺寸尺寸 港口电气传动 （5）伸缩定位装置）伸缩定位装置 当吊具受到较大外力冲击时，吊具伸缩位置会发当吊具受到较大外力冲击时，吊具伸缩位置会发 生微动而影响正常装卸作业，因此岸桥在吊具底生微动而影响正常装卸作业，因此岸桥在吊具底 梁主结构上安装了一套伸缩定位装置。梁主结构上安装了一套伸缩定位装置。 该定位装置由液压油缸、定位销轴、限位开关等该定位装置由液压油缸、定位销轴、限位开关等 组成。组成。 其工作原理是：伸缩动作开始前，首先将定位销其工作原理是：伸缩动作开始前，首先将定

35、位销 退出并触动限位开关，发出定位销退出到位信号，退出并触动限位开关，发出定位销退出到位信号， 然后才开始伸缩动作；伸缩到位后，伸缩位置限然后才开始伸缩动作；伸缩到位后，伸缩位置限 位发出到位信号，再延时若干秒，定位销才插入位发出到位信号，再延时若干秒，定位销才插入 推杆定位孔中，以锁定吊具伸缩梁，从而确保推杆定位孔中，以锁定吊具伸缩梁，从而确保4个个 锁销吊点处于正确位置。锁销吊点处于正确位置。 港口电气传动 （6）液压系统）液压系统 吊具的伸缩、旋转和导板运动均用液压传动。吊具的伸缩、旋转和导板运动均用液压传动。 （7）电气控制系统）电气控制系统 吊具上所有的用电设备和受控元件均通过一个密

36、吊具上所有的用电设备和受控元件均通过一个密 封的电控箱，采用专用多芯插头封的电控箱，采用专用多芯插头/插座与吊具电缆插座与吊具电缆 相接，既可靠又便于更换吊具。相接，既可靠又便于更换吊具。 吊具上所有的电气接线箱均由耐酸不锈钢制成。吊具上所有的电气接线箱均由耐酸不锈钢制成。 为防止箱子中电气元件的松动，在接线箱的固定为防止箱子中电气元件的松动，在接线箱的固定 位置上加装了减振垫。位置上加装了减振垫。 港口电气传动 限位开关的作用限位开关的作用 a) 着箱检测着箱检测 检测吊具的每一个锁销是否进入集装箱锁孔，检测吊具的每一个锁销是否进入集装箱锁孔， 并可与锁销动作联锁。并可与锁销动作联锁。 b)

37、 开开/闭锁检测闭锁检测 检测吊具的锁销是否到达全开检测吊具的锁销是否到达全开/全闭锁位置，它全闭锁位置，它 们与起升机构联锁就能保证安全。们与起升机构联锁就能保证安全。 港口电气传动 限位开关的作用限位开关的作用 c) 伸缩位置检测伸缩位置检测 检测伸缩梁是否在所要求的检测伸缩梁是否在所要求的20ft/40ft/45ft位置，位置， 并与锁销动作联锁，并确保吊着箱子时不做伸并与锁销动作联锁，并确保吊着箱子时不做伸 缩动作。缩动作。 d) 伸缩定位销状态检测伸缩定位销状态检测 检测定位销是否插入定位孔中，并可与伸缩动检测定位销是否插入定位孔中，并可与伸缩动 作联锁。作联锁。 以上限位开关与起重

38、机的操作系统构成了一套以上限位开关与起重机的操作系统构成了一套 完备的安全联锁保护。完备的安全联锁保护。 港口电气传动 （8）安全联锁的）安全联锁的3个条件个条件 第一，仅当第一，仅当4个锁销全部正确插入箱孔时，才能进个锁销全部正确插入箱孔时，才能进 行锁销的开锁或闭锁动作。当吊具将集装箱吊离行锁销的开锁或闭锁动作。当吊具将集装箱吊离 地面时，锁销不能有任何动作，为此，除电气、地面时，锁销不能有任何动作，为此，除电气、 机械联锁保护外，此时锁销锁头上部的方槽卡入机械联锁保护外，此时锁销锁头上部的方槽卡入 集装箱的角孔内，保证锁销不转动。集装箱的角孔内，保证锁销不转动。 第二，仅当第二，仅当4个

39、锁销全部处于全开锁或全闭锁位置个锁销全部处于全开锁或全闭锁位置 时，起升机构才允许动作。时，起升机构才允许动作。 第三，当起吊集装箱时，伸缩梁不允许有伸缩动第三，当起吊集装箱时，伸缩梁不允许有伸缩动 作（只针对单箱吊具而言）。作（只针对单箱吊具而言）。 港口电气传动 7.5.3 双箱吊具双箱吊具 双箱吊具即一次能同时装卸两个双箱吊具即一次能同时装卸两个20ft集装箱的、集装箱的、 不可移动的伸缩式吊具，与单箱吊具相比，大不可移动的伸缩式吊具，与单箱吊具相比，大 大提高了装卸效率。大提高了装卸效率。 伸缩式双箱吊具是在标准吊具的基础上，在主伸缩式双箱吊具是在标准吊具的基础上，在主 框架增加了框架

40、增加了4套独立的锁销机构及其相应的结套独立的锁销机构及其相应的结 构件，从而在保留标准吊具原有全部功能的基构件，从而在保留标准吊具原有全部功能的基 础上，增加了同时装卸两只础上，增加了同时装卸两只20ft集装箱的功能。集装箱的功能。 港口电气传动 7.5.4 可移动式双箱吊具可移动式双箱吊具 可移动式双箱吊具的结构形式与一般双箱吊具可移动式双箱吊具的结构形式与一般双箱吊具 基本相同，只是在其基础上增加了一套平移机基本相同，只是在其基础上增加了一套平移机 构。构。 该平移机构在吊箱或不吊箱情况下均可平移；该平移机构在吊箱或不吊箱情况下均可平移； 并对液压系统作了相应的改进，电气上增加了并对液压系

41、统作了相应的改进，电气上增加了 可移动式双箱吊具控制器等。可移动式双箱吊具控制器等。 它既能装卸单个集装箱，又能装卸它既能装卸单个集装箱，又能装卸2个在一定个在一定 间距，并能变动其间距的间距，并能变动其间距的20ft集装箱。集装箱。 港口电气传动 7.5.5 吊具的电气控制系统吊具的电气控制系统 （1） AS-I(actuator-sensor-interface)双线制系统双线制系统 在现场系统的最底层，绝大多数装置是二进制的执在现场系统的最底层，绝大多数装置是二进制的执 行组件和传感器。行组件和传感器。 它们通过更高一级的现场总线系统与控制系统连接。它们通过更高一级的现场总线系统与控制系

42、统连接。 与传统的并行布线相比，总线系统易于设计、安装与传统的并行布线相比，总线系统易于设计、安装 和维护。和维护。 因此，总线系统因此，总线系统越来越多地应用于远程控制服务中。越来越多地应用于远程控制服务中。 港口电气传动 这种执行组件和传感器接口组成的系统称为这种执行组件和传感器接口组成的系统称为 AS-I系统，是面向最底层的开放的标准化的总系统，是面向最底层的开放的标准化的总 线系统。线系统。 经过不断改进，它已成为简单易用的连接控制经过不断改进，它已成为简单易用的连接控制 系统与执行组件和传感器的网络，而且具有高系统与执行组件和传感器的网络，而且具有高 性价比。性价比。 港口电气传动

43、SIMENS的的AS-I系统能组成环形或线形网络结构。系统能组成环形或线形网络结构。 还能组成有很大优点的开放式的树形网络结构。还能组成有很大优点的开放式的树形网络结构。 通过这种方式，人们可以在网络中的任一点处增通过这种方式，人们可以在网络中的任一点处增 加新的加新的AS-I系统。系统。 从而从而AS-I系统最佳地适应各种特殊场合的要求。系统最佳地适应各种特殊场合的要求。 这样，在已有网络中建立新的分支就没有限制了。这样，在已有网络中建立新的分支就没有限制了。 港口电气传动 AS-I系统传输协议和传输信号的质量受到实时系统传输协议和传输信号的质量受到实时 监控。因此，即使用于传输数据的双线制

44、电缆监控。因此，即使用于传输数据的双线制电缆 像供电电缆一样未经屏蔽，系统也能防止发生像供电电缆一样未经屏蔽，系统也能防止发生 故障。如果故障依然发生，故障。如果故障依然发生，AS-I总线系统的自总线系统的自 诊断功能进行故障诊断和网络维护。诊断功能进行故障诊断和网络维护。 港口电气传动 （2）吊具控制）吊具控制 吊具电控系统的设计使其能在与起重机一样的吊具电控系统的设计使其能在与起重机一样的 电压下运行，系统符合电压下运行，系统符合IEEE的规范。的规范。 吊具用吊具用Siemens S7 PLC逻辑控制系统控制，逻辑控制系统控制， 安装在起重机小车机构的连接箱中。安装在起重机小车机构的连接

45、箱中。 吊具吊具PLC和吊具之间通过和吊具之间通过AS-I双线制系统通讯。双线制系统通讯。 吊具吊具PLC作为起重机作为起重机PLC的从属模块。的从属模块。 港口电气传动 电动机的接线盒、电动机的接线盒、PLC和主接线箱安装在一个置和主接线箱安装在一个置 于起重机小车架上的箱子内。于起重机小车架上的箱子内。 吊具能记忆两只箱子之间的间距，起重机依次发吊具能记忆两只箱子之间的间距，起重机依次发 出信号给吊具，使得吊具返回至已记忆的位置。出信号给吊具，使得吊具返回至已记忆的位置。 预先设定的双箱间距是预先设定的双箱间距是0mm、76mm和和1600mm。 不限于此，用户可以随时储存希望得到的双箱位

46、不限于此，用户可以随时储存希望得到的双箱位 置，并根据需要随时启用。置，并根据需要随时启用。 港口电气传动 （3）点对点系统）点对点系统 受到吊具电缆芯数的限制，不可能由司机室内的受到吊具电缆芯数的限制，不可能由司机室内的 PLC来统一指挥可移动双箱吊具的切换、联锁、来统一指挥可移动双箱吊具的切换、联锁、 驱动和记忆等复杂动作，故在吊具上设立了自成驱动和记忆等复杂动作，故在吊具上设立了自成 体系的电气控制系统。体系的电气控制系统。 吊具由吊具由SIEMENS S7 300 PLC作为中心电气控制作为中心电气控制 器，加上主电控箱、传感器、现场总线模块、空器，加上主电控箱、传感器、现场总线模块、

47、空 气开关、电缆插座、若干接线端子和继电器等构气开关、电缆插座、若干接线端子和继电器等构 成整个电气控制系统。成整个电气控制系统。 港口电气传动 SIEMENS S7 300 PLC接收来自起重机接收来自起重机PLC的的 简单动作指令，随时观察吊具上各传感器位置简单动作指令，随时观察吊具上各传感器位置 状态，根据预设定程序逻辑指挥吊具正常工作。状态，根据预设定程序逻辑指挥吊具正常工作。 它同时为起重机它同时为起重机PLC提供准确信息。提供准确信息。 处于安全考虑，移动吊具上的传感器和电磁阀处于安全考虑，移动吊具上的传感器和电磁阀 均采用均采用DC24V电压等级，因此配套了一台大功电压等级，因此

48、配套了一台大功 率的直流电源担当此任。率的直流电源担当此任。 （4） SIEMENS S7 300 PLC 港口电气传动 SIEMENS S7 PLC型号为型号为S7 314，其，其CPU具具 备备MPI现场可编程通讯功能。现场可编程通讯功能。 吊具吊具PLC接受司机室的动作指令，传感器的探接受司机室的动作指令，传感器的探 测信号、双箱移动油缸内直线位移传感器的位测信号、双箱移动油缸内直线位移传感器的位 置信息。置信息。 控制信号去到两个方向：回送司机室信号，驱控制信号去到两个方向：回送司机室信号，驱 动电磁阀信号。动电磁阀信号。 港口电气传动 吊具转销是决定吊具使用安全的关键部位，其开吊具转

49、销是决定吊具使用安全的关键部位，其开 闭锁状态时刻处于闭锁状态时刻处于SIEMENS S7 PLC的监控中。的监控中。 吊具上电之初，起重机吊具上电之初，起重机PLC扫描吊具转销状态扫描吊具转销状态 30ms，若转销状态不正常，起重机，若转销状态不正常，起重机PLC即告吊具即告吊具 连接失败。连接失败。 单箱和双箱两种工作状态的转换也必须在转销开单箱和双箱两种工作状态的转换也必须在转销开 锁情况下执行。锁情况下执行。 港口电气传动 根据电气性能要求选配根据电气性能要求选配SIEMENS S7 PLC输入输出输入输出 I/O模块，使模块，使PLC可以与外部任何电压等级的周边电可以与外部任何电压等

50、级的周边电 器交换信号，共同工作。当输出模块带负载能力受器交换信号，共同工作。当输出模块带负载能力受 到限制时，加装继电器和固态继电器扩容。到限制时，加装继电器和固态继电器扩容。 I/O模块上的每个点位均安装有模块上的每个点位均安装有LCD发光二极管以发光二极管以 表示该点位的信号与动作状态，打开主电控箱后，表示该点位的信号与动作状态，打开主电控箱后， 信号显示一目了然。信号显示一目了然。 港口电气传动 （5）自动定位系统（）自动定位系统（APS） 集装箱起重机进入集装箱装卸作业后，位于司机室集装箱起重机进入集装箱装卸作业后，位于司机室 里的操作人员只要通过控制面板上的拨动开关给出里的操作人员

51、只要通过控制面板上的拨动开关给出 伸缩位置选择指令（伸缩位置选择指令（20ft/40ft/45ft），吊具），吊具 PLC就就 能在很短的时间之内，直接将吊具精确定位到预定能在很短的时间之内，直接将吊具精确定位到预定 位置，司机室里的定位确认信号灯随即亮起。这一位置，司机室里的定位确认信号灯随即亮起。这一 过程简单而快捷。过程简单而快捷。 港口电气传动 （6）传感器）传感器 可移动双箱吊具上的传感器分为接近限位开关和红可移动双箱吊具上的传感器分为接近限位开关和红 外线光电感应开关等两种，除红外线光电感应开关外线光电感应开关等两种，除红外线光电感应开关 用于双箱检测外，其余均采用接近限位开关。具

52、体用于双箱检测外，其余均采用接近限位开关。具体 分别用于：分别用于： 港口电气传动 序号 用途所在部位说明 1 转销开闭 锁检测 端部转销结构 中间转销结构 检测吊具的转销是 否到达全开/全闭 锁位置 2 顶销着箱 检测 端部转销结构 中间转销结构 检测吊具的每一个 转销是否进入集装 箱锁孔，并可与转 销动作联锁 3 吊具单箱 状态下， 20ft/40ft/4 5ft位置检 测 伸缩驱动系统 检测外伸梁是否处于 20ft/40ft/45ft 位置。 20ft、45ft位置分别采 用一个开关。40ft位 置采用两个开关 港口电气传动 4 双箱移 动位置 检测 双箱移 动机构 有四只限位开关，分别用于 双箱移动机构位于最小（左 右各一只）、标准和最大位 置的检测，同时也是双箱移 动油缸伸缩极限位置的检测。 5 中间升 降油缸 位置检 测 中间转 销箱 有四只限位开关，检测 四只中间转销箱是否处 于上升/下降位置 6 钩头油 缸位置 检测 钩头油 缸 检测钩头油缸伸缩极限 位置（挂钩和脱钩信号） 港口电气传动 7 钩头油缸 动作允许 信号 推杆尾部 （近钩头 油缸） 与钩头油缸动作联 锁，有此信号，钩 头油缸才能作挂钩 8 双箱检测 误吊感应 装置（中 部海