當前?我國各主要港口相繼對以柴油機為動力的輪胎式集裝箱門式起重機進行了滑觸線供電改造?使該類起重機可以使用市電作為主要供電電源，取得了很好的節(jié)能減排效果。改造后的輪胎式集裝箱門式起重機 （以下簡稱 ＥＲＴＧ）由于側(cè)面滑觸線和鋼結(jié)構(gòu)的存在，當大車行走時，如果偏離了正常軌
跡，可能會對滑觸線及其小車、堆場設備以及地面設施造成損壞，嚴重時影響生產(chǎn)。 因此?ＥＲＴＧ大車行走的防撞糾偏保護非常重要，雖然有一些措施可以實現(xiàn)此類保護?但效果并不理想。 我們基于防撞和糾偏理念，針對 ＥＲＴＧ研發(fā)出了帶顯示、語音功能的 “一體化大車防撞糾偏智能保護裝置 ” （見圖 1），為 ＥＲＴＧ大車安全運行提供了一個性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、安裝簡單的解決方案。
該裝置可以獨立于原電氣控制系統(tǒng)安裝，使其特別適用于現(xiàn)有 ＥＲＴＧ。由于大多數(shù) ＥＲＴＧ受原有電氣控制系統(tǒng)的 ＰＬＣ槽位、備用點不足的制約，不可能將模擬量信號直接接入原 ＰＬＣ?加之不同 ＥＲＴＧＰＬＣ在品牌、模塊配置、控制程序上各不相同，針對不同 ＥＲＴＧ不同 ＰＬＣ增加配置和程序都需要額外進行設計和調(diào)試?使成本上升，現(xiàn)場調(diào)試周期加長。獨立安裝裝置可以解決這些問題，從而使現(xiàn)場安裝調(diào)試簡易、靈活；日常維護也更加方便。該裝置已經(jīng)申請了國家**。
1 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)
該裝置通過檢測 ＥＲＴＧ大車行走時大車外側(cè)面與滑觸線之間的距離，判斷大車行走狀態(tài)。該裝置可以根據(jù)計算結(jié)果，給出大車具有走偏趨勢或已經(jīng)走偏兩種狀態(tài)，即分別是預警狀態(tài)和報警狀態(tài)。該裝置將滑觸線鋼結(jié)構(gòu)上的金屬反射板作為檢測目標，帶模擬量輸出的激光測距傳感器安裝在 ＥＲＴＧ門腿平衡梁兩端，高度與反射板保持一致。分別在電氣房和司機室安裝一體化控制器，其中電氣房一體化控制器作為數(shù)據(jù)采集控制器?司機室一體化控制器作為顯示控制器。
1．1 數(shù)據(jù)采集控制器
數(shù)據(jù)采集控制器采用目前工控行業(yè)*新 ＯＣＳ控制產(chǎn)品－－－美國 ＨＯＲＮＥＲ公司的一體化控制器ＸＬＥ102。此新型控制器的特點是將邏輯控制、人機界面、內(nèi)置 Ｉ／Ｏ與網(wǎng)絡集成于一體?內(nèi)置 ＣｓＣＡＮ現(xiàn)場總線網(wǎng)絡和 2個串口 （ＲＳ232、485均可 ）?并有可選的以太網(wǎng)接口或 ＭＯＤＥＭ口，人機界面程序和ＰＬＣ控制程序使用同一套免費編程軟件 Ｃｓｃａｐｅ編程?無需太多培訓即可輕松掌握。該控制器集成3．5英寸單色觸摸式顯示屏，帶有多個按鍵，內(nèi)置 10路開關(guān)量輸入、2路高速計數(shù)器、6路繼電器輸出和 4路模擬量輸入。該控制器安裝在電氣房內(nèi)，實時采集如下數(shù)據(jù)：
（1）大車外側(cè)面與滑觸線之間的距離。信號來自激光測距儀，大車兩側(cè)每一端各安裝 1個?共計 4個?為 4～20ｍＡ電流型信號。
（2）開關(guān)量信號?包括柴油機供電、滑觸線供電、整機運行、起升運行、小車運行、大車運行?開閉鎖等狀態(tài)信號。
（3）電量顯示儀表數(shù)據(jù)。ＥＲＴＧ若裝有帶通訊功能的電力參數(shù)測量儀?該控制器可以通過專用通訊口讀取電量顯示儀表的相關(guān)數(shù)據(jù)?并存儲在顯示控制的存儲卡內(nèi)?通過對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析?可以準確得到 ＥＲＴＧ在給定的時間段內(nèi)的作業(yè)耗電量。
該控制器內(nèi)寫有專用糾偏處理程序?使控制器通過分析、處理接入的信號?檢測大車是否走偏或是否有走偏趨勢?根據(jù)計算結(jié)果?再以開關(guān)量或通訊方式輸出給電氣房主控 ＰＬＣ?通過電氣房主控 ＰＬＣ?間接控制大車兩側(cè)驅(qū)動器輸出?實現(xiàn)糾偏。報警數(shù)據(jù)和畫面數(shù)據(jù)則以通訊方式輸出給司機室控制器。
1．2 顯示控制器
為方便龍門吊司機了解大車行走的數(shù)據(jù)狀態(tài)?在司機室另外增加了顯示控制器。該控制器采用美國 ＨＯＲＮＥＲ公司的 ＸＬ6控制器?與數(shù)據(jù)采集控制器類似?內(nèi)置 10路開關(guān)量輸入、2路高速計數(shù)器、6路繼電器輸出和 4路模擬量輸入。
顯示控制器內(nèi)寫有大車行走狀態(tài)監(jiān)測畫面和報警畫面?同時帶有語音報警輸出?當大車走偏或當大車有走偏趨勢時?除進行畫面報警外?還可以給出語音提示?提示司機進行相應的糾偏操作。
顯示控制器和數(shù)據(jù)采集控制器之間通過 ＣＡＮ總線或 ＲＳ485連接。對于干擾較小的 ＥＲＴＧ?可以直接使用任意 3根備用線實現(xiàn)通訊，而不需要通過拖令進行復雜的布線工作。
2 功能實現(xiàn)
2．1 畫面和報警
為便于司機和維修人員查看大車參數(shù)和狀態(tài)?我們設計了大車狀態(tài)實時顯示畫面和報警畫面，所有的畫面全部安裝在顯示控制器內(nèi)。大車狀態(tài)實時顯示畫面以俯視形式，顯示大車外側(cè)離開滑觸線反射板的距離。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，分別設定預警和報警兩種狀態(tài)。當大車有走偏趨勢，或大車已經(jīng)走偏到某一預警距離時，即為預警狀態(tài)，畫面中對應區(qū)域會出現(xiàn)黃色閃爍條予以提示，同時語音報警提示走偏預警；當大車已經(jīng)走偏時即為報警狀態(tài)，畫面中對應區(qū)域會出現(xiàn)紅色閃爍條予以提示，同時語音報警提示走偏報警。
2．2 參數(shù)可調(diào)
為適應不同的 ＥＲＴＧ和不同的堆場滑觸線?該裝置的參數(shù)可以手動調(diào)整。如大車走偏預警距離近端、大車走偏預警距離遠端、大車走偏報警距離近端、大車走偏報警距離遠端、語音報警時間間隔以及用戶密碼等。用戶可以針對不同 ＥＲＴＧ的情況隨時調(diào)整?使現(xiàn)場調(diào)試工作量大為減少?提高了對不同
ＥＲＴＧ不同堆場的廣泛適應性。
2．3 報警歷史
當出現(xiàn)預警或報警時，實時故障顯示畫面可以顯示預警或報警內(nèi)容，與此同時?所有預警或報警信息會寫入報警歷史，供以后查閱。報警歷史可以記錄報警日期、報警時間、報警內(nèi)容、報警時各傳感器的當前數(shù)據(jù)、各狀態(tài)點的狀態(tài)?非常便于將來的事故跟蹤。
根據(jù)需要，在非預警或非報警狀態(tài)下，同樣可以一定的頻率記錄大車行走的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如各傳感器數(shù)據(jù)、各狀態(tài)點的值，以及記錄數(shù)據(jù)時的日期、時間等信息。這些數(shù)據(jù)全部記錄在顯示控制器或數(shù)據(jù)采集控制器的存儲卡內(nèi)。
2．4 電量分析
作為擴展使用，電氣房控制器具有備用通訊口，支持 Ｍｏｄｂｕｓ協(xié)議?可以與具有 Ｍｏｄｂｕｓ接口的電量顯示儀表實時通訊，讀取相關(guān)電力參數(shù)，如電壓、電流、有功功率、無功功率、電能等，并作為歷史存儲在控制器存儲卡中。
這些數(shù)據(jù)連同歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)一起?在控制器存儲卡中以標準的文本格式存儲?用戶可以使用電子表格軟件如 Ｅｘｃｅｌ對它們進行分析。這些數(shù)據(jù)對司
機駕駛水平評測，ＥＥＲＴＧ維護保養(yǎng)等工作都有一定的參考價值。
2．5 接入 ＣＣＭＳ
作為擴展功能?對于已經(jīng)具備 ＣＣＭＳ的 ＥＲＴＧ?報警畫面和歷史數(shù)據(jù)可以融入 ＣＣＭＳ系統(tǒng)。具備了該擴展功能的 ＣＣＭＳ可以獲取并分析大車軌跡歷史?獲取控制器歷史數(shù)據(jù)?并分析 ＥＲＴＧ分別在油電狀態(tài)下的電壓、電流、有功功率、無功功率、電能等歷史數(shù)據(jù)。
3 結(jié)語
該裝置根據(jù) ＥＲＴＧ實際需要，采用一體化控制器，實現(xiàn)了大車行走的智能糾偏?并帶有顯示、報警、語音、數(shù)據(jù)歷史等功能，可以獨立安裝、調(diào)試。將糾偏控制邏輯分離，減少了電氣房 ＰＬＣ負擔，可以實現(xiàn)復雜的計算。對電氣房 ＰＬＣ程序改動少，增加的小型控制器體積小，便于安裝。該方案的總成本較低。對于實現(xiàn)了油改電改造的 ＥＲＴＧ?該小型 ＰＬＣ有專門通訊口可以直接讀取電量顯示儀表的電壓、電流、功率、電能、功率因素等數(shù)據(jù)。并作歷史數(shù)據(jù)處理，存儲在控制器附帶的存儲卡中，方便工程師讀取分析。
目前，該裝置已成功應用在廈門港 “油改電 ”ＥＲＴＧ上。
