轨道式集装箱门式起重机电气系统设计⑸

1、轨道式集装箱门式起重机电气系统设计中铁工程机械研究设计院容毅本讲座共分五部分：:设计总则电气工程范围技术规格:方案介绍及关键技术系统的保护功能设计配套电气设施起重机信息管理系统CMS附表起重机信息管理系统CMS起重机信息管理系统是广泛应用于现代起重设备上的一个很有用的工具，对设备的正常运行有很大的帮助，可以缩短设备的故障停机时间，提高使用可靠性，减小对操作维护人员的专业水平要求等。它能够与可编程控制器联合工作提供连续的监控、诊断及依附于起重机操作系统的数据采集。状态与驱动性能，包括交流供电、交流电机控制、操作控制、安全联锁及必要的元件，如电机、卷筒等信息应被获取并显示在屏幕上，来评估起重机的机

2、械装置。本机应具有起重机管理系统（CMS）、远端起重机管理系统（RCMS）及自动箱位定位系统。并提供远程起重机监控系统TCMS（广域网）接口。司机室配备专用工业串口服务器(PDS)通过串口与车载终端通讯，实现按场站管理系统作业指令自动控制大、小车自动走行定位及吊具自动起落，并能在作业完成后将作业箱位反馈至场站管理系统。7.1CMS计算机系统配置如下：硬件配置：研华IPC-610工控机。质保期为1年，主要技术参数如下：CPU:Corei31.8G,1600MhzFSB,4MSLC,内存：1G硬盘：500G2个USB接口。DVD-RWADiSKSCS工卡50针小口触摸屏：优派VP18112&quo

3、t;5KVA1小时UPS电源外围设备：HP彩色喷墨打印机网络接口：配置107100M自适应网卡软件配置：现场监控软件：RSVIEW32300点AB公司连接OPC服务器：KEPWAREOPCFORSIMENS，CMS监控画面组态：NETSCADAHITECMS表格软件：NETSCADAHITE港区远端RCMS接口设备MOXA无线AP型号：AWK-3121广域网远程TCMS接口设备Helicomm无线DTU型号：MA32-4i7.2轨道式集装箱门式起重机CMS系统特点2AB公司本机CMS系统由三层组成；主要应用是在LCMS层。7.2.1本机起重机监控系统(1ocalcranemonitorsyst

4、em，LCMS)这一部分采用的是标准设计，内容下面7.3。7.2.2港区远程起重机监控系统(remotecranemonitorsystem，RCMS)RCMS依托网络(有线网络或无线网络)，采取开放的TCPIP协议，让现场数据信息流通过网络进行传输，这样大大减少了监控系统由于距离而带来的限制，使工程师可同时远程监控多台设备的运行状况，目前越来越受到用户的重视。特别是对于一些较少直接接触现场的用户，RCMS大大提高了他们对现场的了解程度。我们提出的RCMS无线方案如下：通过无线的方式把分布在货场的移动门吊与后台的控制中心建立网路通讯。网络拓扑示意图:在上图所示，在移动行车的小控制室安装两台AW

5、K-3121设备；在行车上顶部的两个移动小车上各自安装一台AWK-3121；小控制室其中的一台AWK-3121与这两台AWK-3121建立无线通信，另外的一台AWK-3121用来与中控室建立无线通信,这些AWK-3121通过馈线各自连接一根9dBi增益的全向天线；在中控室的楼顶安装两台AWK-4121并通过馈线各自连接一根18dBi增益的定向天线；这两台AWK-4121分别跟两台移动的行车建立无线通信。（在我们设计中已包含本集装箱门吊所有与该RCMS方案相关的软硬件接口设备；货场中控室系统除外）7.2.3远程网（广域网）起重机监控系统TCMS：(telenetCraneMonitorSyste

6、m)（根据需（在我们设计中已包含本轨道式集装箱门吊所有与该TCMS方案相关的基本软硬件接口设备；用户可据此实现TCMS的基本功能。远程用户端设备及运营费用除外。基本功能包括：远程文字数据非实时传输与设备故障报警短信发送）TCMS是一种基于Internet技术、面向工程施工安全管理的远程监控管理平台。系统能够实时准确、生动形象、真实全面地反映广域网内监控对象的即时工况。可随时再现设备不同时段的关键数据库，提供可追溯的客观历史记录，还可以通过远程操控及语音等手段对现场设备施工进行管理干预。提供监管窗口；方便上级安全部门主管通过本系统直接监督全国各地所属施工工地。随时掌握各工地情况，及时处理。与现场

7、进行语音交流；宏观统筹。必要时直接对现场实施干预停机手段。安全数据实时分析、在线决策判断。设备故障报警短信自动编辑、自动群发功能。集团行政主管不论身处国内那个地方，都可以通过便携电脑终端（也可特殊定制智能手机终端）随时进入本系统来掌控全局，实施指挥。7.3本机CMS系统（LCMS）本机LCMS的操作系统具有多用户、多任务及实时控制的能力。该操作系统允许起重机上CMS与其它程序可同时运行，并允许用户可访问任何软件而不会影响对起重机控制系统的实时监控，也不会影响CMS与RCMS间的通讯连接。监控系统与软件的最终版协同买方工程师进行开发。所有软件中的说明屏幕显示和注释须用中文表示,三级以下界面在使用

8、中文困难情况下可采用英文。该软件能够显示CMS系统所监控的任何系统与元件的状态，根据用户需要的工作列表也能够显示出来。允许通过各自的起重机上计算机访问应用程序及顺序控制程序（梯形图，布而逻辑等）的源代码文件。用户工程师可以修改顺序控制程序。通过按键开关及密码控制防止对程序进行非授权的修改。在程序中能够对开关、继电器及触点等进行强制接通与关断操作。该软件是商用软件，并作为接口在屏幕上显示所有从起重机上的CMS获取的数据。该软件能够生成但不限于历史事件趋势图表/文件、实时趋势、报警管理及故障记录、起重机维护及执行报告和计划的维护信息。系统与元件的任何异常情况，能清楚地以实时模式显示在监控显示器上。

9、这种事件/警报应记录为一个磁盘文件，以便于用户随时查看。CMS系统带有可同时显示几个信号的基于时间的曲线图。该软件能够下载或导出数据文件到其它商用软件，如MicrosoftAccess，MicrosoftExcel，Lotus等等。导出的数据文件包括但不限于“txt”，“excel”，“out”，”doc”格式。7.3.1CMS画面CMS系统运行后自动进入登陆画面，在这里可以选择要进入浏览的起重设备；每台起重设备的监控内容基本相同，如下介绍。LCMS主画面由各主要运行机构的主要相关信息构成，包括如下模块(但不限于以下模块及功能)：状态监测及监控模块故障报警及诊断模块设备维护及保养模块生产统计及

10、分析模块报表产生模块PLC编程模块7.3.2状况监控在主画面中可进入该模块，状态监控模块包括如下子画面：状态监控主画面、系统状态画面、各运行机构状态、网络、系统硬件分布、紧停、限位开关、驾驶室操作台、报警画面和历史趋势图、主要的控制逻辑联锁图画面等。主画面信息包括：各机构的电流、电压、位置及相应的主要状态和各模块的排布，画面格式具体要求可由用户确定。系统状态画面包括：在线的运行结构实时动作画面的显示及辅助信息显示。各运行机构状态的画面包括各运行机构控制流程的每个步骤的信息，包括速度、电流、电压、电机温度等输入输出等信息，对应机构出现故障时，将相应显示不同的颜色电气系统及子系统的状态与操作日期，

11、所有对起重机固有功能起关键作用的基本元件及钢丝绳润滑系统，都能进行实时监控。任何起重机系统与元件是否异常，并能立即显示在屏幕上。用于起升机构、大车运行机构、小车运行机构电机的温度被连续监控，并一直显示在屏幕上。所有电机的操作电压、电流及速度也进行连续监控。报警与关断各自系统及元件的限定值也包含其中。客户方工程师能够很容易的调整限定值。所有安全联锁装置、制动器、换气扇、电气房与高压房的空调、急停开关等的开关状态及故障均显示在屏幕上。实时和历史趋势图能根据用户需要，选择在所有PLC内存的模拟和开关量的信号进行监控，数据采样和刷新率不大于2s7.3.3故障诊断故障诊断模块主要完成故障报警信息的显示及

12、记录，故障查询、统计及分析，故障事件触发回放等功能，大大缩短故障排除时间，并为设备维护提供参考信息。上面提到的状态数据均储存起来并易于回查，以方便故障诊断。故障前及故障发生时所选择起重机功能信息也能进行存储。本机LCMS提供了故障诊断与帮助屏幕，以提示客户方技术人员故障种类及排除措施，故障诊断中附带一个专家系统，以缩小故障范围到具体的元件、联锁装置及开关等。这个系统使用一套规则，结合起重机制造商的起重机知识及操作，诊断并解决问题。这种知识来自多个渠道，包括理论数据库、一个可编程控制器详细而精确的数据库原有的经验与计算结果。所有这些信息将产生一个关于问题原因及解决这些问题的措施的建议。在帮助屏幕

13、上的信息包括：示意性的图号、软件页号、元件位置及排除故障可能采取的措施。客户方工程师能够更新及增加帮助信息与知识。故障诊断与帮助信息的设计，使客户方技术人员在短时间内排除故障或确定一个主要故障的种类。除LCMS的屏幕显示外，简单的故障信息也显示在司机室及电气房的液晶显示屏上。故障的历史记录可储存起来并可容易的在屏幕上获取或通过打印得到。通过实时显示模式，最多可显示1000个历史记录。超过500条的更早的历史记录能自动下载到硬盘上。所有下载的历史记录也能够存储到磁盘上。7.3.4事件触发回放功能事件，指系统发生的一切事件，包括故障和操作员的操作等。事件回放功能：在故障发生时,自动记录故障发生时的

14、最小前后60秒的所有监控画面的相关信息状态，并可进行历史回放。NetSCADA系统除了支持系统事件画面回放功能外，还提供故障发生前后一段时间的重要参数的趋势图回放，用户可以在同一坐标系中同时显示、比较多个系统重要参数的趋势图，为系统的故障分析提供了一个非常好的工具。例如，起升机构有故障后将产生事件触发，系统将自动记录与该事件相关的起升电机电流、电机速度等参数在事件触发前后60s的数据，通过趋势图回放功能，将事件触发前后60s的起升电机电流和电机速度以趋势图曲线的形式回放，大大方便了系统的故障分析和问题解决。如下示意图：7.3.5设备维护及保养模块设备维护模块的核心是设备信息库，完成设备运行状态

15、记录、设备维护提示及报警、备件管理等设备信息库LCMS系统针对起重机中主要电气设备（如电机、驱动器、断路器、接触器、PLC、按钮、选择开关、指示灯等）建立设备信息库。输入并存储这些电气设备的设备编号、型号、厂家、铭牌参数、允许运行时间、允许动作次数、累计运行时间、累计动作次数、更换日期等等。点击LCMS画面中相应的设备图形（如起升电机）时，将弹出一个tip窗，显示基本的设备信息。这样，便于快速查询电气设备信息，并为设备维护建立数据基础。设备运行状态记录LCMS运行时，自动记录主要电气设备（如电机、驱动器、断路器、接触器、PLC等等）的运行状态，自动累计计算其累计运行时间、累计动作次数，并实时存

16、储入设备信息库。设备维护提示在设备维护窗口，可以设置各主要电气设备维护的Warning和Alarm的条件（如运行时间、运行次数等），LCMS后台自动实时比较主要电气设备维护的Warning和Alarm的条件与实际累计的运行记录，一旦达到设定条件，RCMS发出声光报警。在报警发生时，能周期性自动弹出窗口提示用户更好或保养信息，直至维护完毕或手动操作方可解除信息提示。备件管理库在备件管理库中，可记录所有的备件型号、数量、入库及出库日期等，并可根据设备维护周期及设备的状态，提前警示需补充的备件型号及数量。7.3.6生产统计及分析模块LCMS系统中建立生产信息库，实时记录各机构、设备每次运行的起止时间，同时记录每次操作的起止时间，操作的起止位置，操作的起重量等等信息。在LCMS的生产和操作画面中，设有一个时间控件，可进行时段选择（时段精确到分钟）。基于所选择时段和生产信息库，LCMS将后台自动计算并生成该时段内的生产和操作的统计数据，并以报表的形式