第一章集裝箱輪胎吊

1、第二篇 港口大型裝卸機械控制,第一章 集裝箱輪胎吊 第二章 門座起重機 第三章 現代集裝箱岸橋 第四章 裝船機的電氣設備 第一章 集裝箱輪胎吊第一節(jié) 現代集裝箱輪胎吊概況第二節(jié) 集裝箱輪胎吊的主要運行機構和裝置第三節(jié) 現代集裝箱輪胎吊電控系統(tǒng)分析,第一章 集裝箱輪胎吊,第一節(jié) 現代集裝箱輪胎吊概況,集裝箱輪胎吊，又叫集裝箱場橋或輪胎式集裝箱龍門吊，主要有四部分組成：起升機構、小車機構、大車機構和動力裝置，另外還有吊

2、具系統(tǒng)。 起升、小車、大車三大機構均采用PLC結合變頻器的全數字交流變頻驅動控制系統(tǒng)，擁有完善的硬件和軟件電氣保護，強大的網絡通信功能，先進的監(jiān)控系統(tǒng)，能確保輪胎吊工作的安全可靠和高效率。動力裝置是集裝箱輪胎吊的心臟部分，柴油發(fā)動機組是集裝箱輪胎吊動力的源泉。 吊具是集裝箱輪胎吊的關鍵部件。吊具的質量與可靠性，直接影響著輪胎吊的性能。,返回,一、輪胎吊的主體結構,1、大梁 2、腿柱 3、底梁 4、小車行走軌道,二、輪胎吊基本

3、參數和主要技術數據,起重量集裝箱輪胎吊的起重量是根據額定起重量和吊具的自重來確定的。輪胎吊的起重量是吊具下允許吊起集裝箱的質量, 額定起重量是輪胎吊允許吊起集裝箱的質量和集裝箱吊具質量的總和。 Q=Qe+W其中：Q --- 集裝箱輪胎吊的起重量；Qe --- 額定起重量； W --- 吊具自重；額定起重量一般是按所吊集裝箱的最大總重量來確定的。堆垛集裝箱層數指輪胎吊能堆垛集裝箱的最高層數。通過集裝箱層

4、數是輪胎吊吊具下載有集裝箱時，能通過場地上集裝箱的最高層數。目前青島港新港區(qū)的輪胎吊的堆碼層數均為堆六過五型。,跨距集裝箱輪胎吊的跨距是指兩側行走輪中心之間的距離?？缇嗟拇笮∪Q于所需跨越的集裝箱的列數和底盤車的通道寬度。根據集裝箱堆場的布置，通常按跨六列集裝箱和一條底盤車道考慮。目前世界許多國家大都按6列集裝箱和 1條底盤車通道考慮，取跨距為23.5m。起升高度起升高度是集裝箱吊具旋鎖底平面離地的最大垂直距離。它取決于輪胎吊作業(yè)

5、的堆碼集裝箱層數。如果堆場的集裝箱層數為5層，考慮輪胎吊在作業(yè)時的方便，吊具需跨過集裝箱，故吊具的最低點應大于6層集裝箱的高度。目前前灣新港區(qū)集裝箱輪胎吊的起升高度一般都在18m左右。輪壓集裝箱輪胎吊的輪壓分為最大工作輪壓和最大非工作輪壓。最大工作輪壓是指工作風速在16m/s的情況下，起吊額定起重量時，每個輪胎所承受的最大壓力。最大輪壓是設計輪胎吊行走路面承載能力的依據。,工作速度輪胎吊的工作速度應與碼頭前沿岸邊集裝箱輪胎吊的生

6、產率相適應，工作速度的大小一般根據裝卸工作周期的要求確定。速度過低，會影響碼頭堆場的作業(yè)進度，但如果速度過高，則會使集裝箱擺動幅度過大，影響作業(yè)的安全。3、 集裝箱輪胎吊環(huán)境條件集裝箱輪胎吊工作環(huán)境中應當具備的硬件環(huán)境條件有：道路環(huán)境、轉向墊板和氣候環(huán)境等。 通道路的鋪裝集裝箱輪胎吊的輪壓都比較大，如額定起重量30.5t，采用4個輪胎的情況下，每個車輪的最大輪壓達到46～48t；采用8個輪胎的情況下，每個車輪的最大輪壓達到23～

7、24t。因而，需要根據具體輪壓情況，對集裝箱輪胎吊的行走通道路而進行加固和鋪裝。通道路面通常采用混凝土或瀝青路面。此外，考慮排水的需要，集裝箱碼頭貨場的堆場做成有一定的坡度。,2） 轉向墊扳 集裝箱輪胎吊從一個堆場轉移到另一個堆場，在作90°直角轉向處，每個車輪下面可鋪設一塊轉向墊板，以減少地面摩擦，使車輪在作90°轉向時，輪胎不致變形損壞。3） 氣象條件 輪胎吊工作環(huán)境溫度為°-20°C

8、～+40°C，最大相對濕度不低于95％（有凝結）,如有特殊要求按供需方協(xié)議進行，工作時風速不大于20m/s；非工作時風速不大于44m/s.遇有大風情況下，應將集裝箱輪胎吊緊固，以防止輪胎吊爬行和倒下。,第二節(jié) 集裝箱輪胎吊的主要運行機構和裝置,一、 起升機構采用柴油機電動驅動方式的集裝箱輪胎吊，起升機構由電動機通過減速器驅動起升鋼絲繩卷筒，但在布置方式上卻因具體結構而有所不同。起升機構設有測速裝置（增量式旋轉編碼器）和超

9、速保護裝置（超速開關）。他們均設在電機的尾部，當電機轉速達到額定轉速115%時，超速保護裝置動作，使起升機構停止工作。限位保護裝置（凸輪限位）裝在卷筒的另一端，經由齒輪傳動，該裝置使起升機構受到下列的保護：起升上升上終點停止起升下降下終點停止上、下終點前減速起升上升的極限限位,返回,圖4 起升機構傳動簡圖1、 減速器2、 聯(lián)軸器3、電動機4、 電磁制動器5、 限位開關6、 鋼絲繩卷筒,集裝箱輪胎吊的起升機構如圖4，其電動機與起

10、升卷筒呈平行布置，由電動機3通過減速器1驅動起升卷筒6。當電動機驅動卷筒逆時針方向回轉時，起升機構即卷繞鋼絲繩將吊具上架升起，而當電動機驅動卷筒順時針方向回轉時，則吊具上架下降。在卷筒一端裝有限位開關5，以控制其起升最高位置和下降最低位置。起升機構一般應具有恒功率調速特性，即當起吊重量小于額定起重量時，起升速度成反比例地增加，以提高輪胎吊的生產效率。,圖5小車行走機構傳動簡圖1、 制動器2、 電動機3、 聯(lián)軸器4、齒輪減速器5、 行走

11、輪 6、 軌道,二、 小車機構,集裝箱輪胎吊的小車行走機構（圖5），系采用一臺電動機通過減速器帶動兩個行走輪，其結構較輕。兩個行走輪之間采用一根長軸聯(lián)接。長軸兩端裝有半齒形聯(lián)軸器，以解決不同心的問題。 在門架兩根上橫梁的中部鋪設有兩根軌道，小車在軌道上行走。小車行走機構由一臺電動機2通過聯(lián)軸器3、齒輪減速器驅動行走輪5小車上還設置有水平輪，水平輪的設置是為了保證小車沿小車軌道運行而采取的強制性手段，水平輪系由支座、偏心軸、水平輪等組成

12、，共計二套。安裝在相應的水平輪支架上。水平輪與軌道側面接觸，確保小車在運行過程中不至于過度跑偏和晃動。,三、司機室,通過減震墊用螺栓與小車架伸出的支梁相連接，左側連著電纜拖令系統(tǒng)中的牽引小車。小車運行時，帶動司機室、電纜小車一起運行。司機跟隨小車，可清楚的觀察到集裝箱裝卸作業(yè)（一般布置參見圖6）司機室高2.4米，寬2.3米，前后、左右、前下方均設有寬大的玻璃窗，前窗下部窗口視野開闊，并裝有安全格柵。司機室中間正前方是司機座椅，座椅按人

13、體工程學原理設計，可根據司機的高矮需要做前、后、上、下調整，調節(jié)坐椅的高度和位置,并且可以左右旋轉，靠背可以轉變角度，座椅柔軟舒適，以減輕司機疲勞。 司機室左右兩側設有聯(lián)動控制臺，并且各種機構的電氣儀表，風速表、重量指示表等各種操作儀表均置于操作室內，這樣有利于司機操作。為保證工作人員舒適和精神地工作，司機室內還備有空調、對講機等設施。小車供電可用電纜拖車或懸掛電纜方式，應優(yōu)先選用懸掛電纜方式。二種供電方式都必須保證拖帶電纜時輕便、靈

14、活。,四、電纜拖令系統(tǒng),輪胎吊的起升機構，小車運行機構，回轉機構的控制電源以及吊具上的電源等都是由連接司機室與電氣房之間的電纜拖令小車即電纜拖令系統(tǒng)懸掛的電纜來供電的。隨著運行小車的運行，電纜小車也跟隨著運行，帶著電纜伸開或縮攏，電纜小車之間通過鏈條拖引，使電纜不受拖引力。電纜拖令一端固定于大梁上，另一端與運行小車固定并將電纜引入到駕駛室上的接線箱。電纜拖令小車由四個車輪、四個水平輪、車架和電纜懸掛架等組成。四個車輪輪緣采用尼龍，可以

15、減小噪聲，每個車輪都向外偏一角度，這有利于電纜小車運行時不跑偏。每輛小車的一端設有緩沖器，以防止各小車間的碰撞沖擊和損壞。,,電纜拖令,五、大車機構,采用柴油機發(fā)電機組驅動的輪胎式集裝箱輪胎吊，大車行走機構（見圖8）由兩臺電動機分別通過減速器、小鏈輪、滾子鏈條和大鏈輪驅動輪胎吊兩側車輪中的一個車輪行走。大鏈輪固定在車輪上，車輪隨大鏈輪一道轉動。集裝箱輪胎吊的行走方向，隨電動機的回轉方向而變化。采用螺栓調整減速器的位置以張緊鏈輪。此外，

16、在大車行走機構中還應裝有保證輪胎吊直線行走、90°直角轉向和定軸轉向的裝置。集裝箱輪胎吊由于行走路面狀況、輪胎充氣壓力、行走小車位置和輪胎吊所受風力等因素，使輪胎上分布的載荷不均勻，因而輪胎吊兩側的輪胎變形量不盡一致，導致行駛走偏或產生蛇行，容易發(fā)生碰箱事故。為此，在輪胎式集裝箱輪胎吊行走機構中需裝設保證直線行走的裝置，并采用相應的糾偏措施，以提高集裝箱輪胎吊的自動化程度。,當集裝箱輪胎吊在堆場上作直線走時，司機操縱鎖銷液壓

17、缸將鎖銷固定在直線行走位置。大車行走時，司機應隨時注意裝設在輪胎吊一側的指示桿是否超越在堆場上所劃出的行走線，如發(fā)現超出行車線，即在司機室內扳動控制手柄，調整兩行走電機的轉速。同時，在集裝箱輪胎吊兩側應裝有行走限位警報裝置，當輪胎吊的警報接觸器碰到堆場上的集裝箱或相鄰的輪胎吊時，即向司機發(fā)出警報，提醒司機調整行走位置,圖8 大車行走機構傳動圖1、電動機2、 減速器3、 小鏈輪 4、滾子鏈條5、 大鏈輪6、 車輪7、 螺栓,為了使集裝

18、箱輪胎吊能從一個堆場轉移到另一個堆場上工作，需要裝設轉向裝置。由于集裝箱輪胎吊跨距大，如按照一般車輛轉向方式進行任意轉向，轉彎半徑很大，需占用相當大的場地面積，因而在國際集裝箱專用碼頭和中轉站，均采用90°直角轉向方式，僅在貨場相當寬敞的內陸集裝箱中轉站采用定軸轉向方式。對于跨距小的集裝箱輪胎吊（跨距10m以下），在貨場條件容許的情況下，亦采用自由轉向方式。在堆場兩頭轉問處，可鋪設轉向墊板以防止轉向時車輪變形和磨損。

19、當輪胎吊開到堆場一頭需要轉向時，可將車輪轉動90°，然后橫行到另一堆場，再轉向90°，即可在另一堆場進行裝卸作業(yè)，轉向裝置如圖9所示。車輪處于實線位置表示輪胎吊直線運行狀態(tài)，在這種情況下，鎖銷6銷在轉向板的鎖口位置A上，當需要作90°轉向時，先將鎖銷6 退出，液壓缸1推動轉向板7回轉，并借助于拉桿4使車輪圍繞轉向銷2回轉90°。此時，車輪處于虛線位置，鎖口 B轉到原來鎖口A的位置，再用鎖銷液壓缸

20、5將鎖銷6鎖在鎖口B中。整個操作在司機室內進行。,圖9轉向裝置1、轉向液壓桿 2、轉向銷 3、車輪 4、拉桿 5、鎖銷液壓缸 6、鎖銷；7－轉向板 8、限位開關,大車運行機構與大車轉向機構裝設有聯(lián)鎖保護。如車輪鎖銷全部退出方可轉向；車輪鎖銷全部進銷后，方可允許大車運行等。當輪胎泄氣或爆破后．輪胎吊應有防止失穩(wěn)的裝置。輪胎吊應設大車運行防碰裝置，當輪胎吊與集裝箱碰撞之前，應能發(fā)出訊號報警．并立即切斷繼續(xù)向前運行電源，但可倒退行駛。

21、在門腿上裝有大風緊固裝置。用來防止大風時輪胎吊爬行和倒下。,六、 動力裝置,集裝箱輪胎吊的驅動方式有兩種： 1、柴油機電動方式： 由柴油機帶動發(fā)電機，發(fā)電機帶動電動機，再驅動各個機構。 柴油機電動方式的特點是：操作性能較好，受氣溫影響小，出現故障比較容易發(fā)現，維護保養(yǎng)較為容易；但動力裝置重量較大。 2、柴油機液壓方式： 由柴油機帶動液壓泵，由液壓泵帶動液壓馬達，再驅動各個機構。 柴油機液壓方式

22、的特點是：加速性能好；運轉平穩(wěn)；動力裝置重量較輕；但出現故障難以發(fā)現；由于液壓部件多，容易產生漏油；維修保養(yǎng)較為復雜；操作性能受氣溫影響較大。,動力裝置外觀（上）,動力裝置正面（右上）,動力裝置反面（右）,目前，世界各國對于集裝箱輪胎吊，采用柴油機電動方式較為普遍。 以青島港為例，采用的是由一臺康明斯柴油機帶動一臺STAMFORD交流無刷發(fā)電機供電。 電壓等級及類別： （1）主電源：三相440V，50HZ

23、（2）動力電源：三相440V，50HZ （3）控制電源：直流24V （4）照明電源：三相四線440V／230V，50HZ,七、 吊 具,在集裝箱輪胎吊全部故障中，吊具的故障幾乎要占一半。因為隨著科學技術的日新月異，輪胎吊已經進入全數字化驅動加PLC控制的時代，各機構的機電保護更趨完備，使輪胎吊本身的故障大幅度下降。而唯有吊具不斷地與集裝箱碰撞、沖擊，與船舶上的隔箱導軌等結構磨擦。因而吊具在整個裝卸過程中，首當其沖，故

24、障更多地表現出來。毫無疑問，如果吊具能在如此惡劣的工況下少出故障，那么將使輪胎吊的整體可靠性大大提高。,1、 吊具伸縮及開閉鎖：吊具上所有動作都采用液壓傳動，吊具伸縮動作靠油馬達驅動鏈傳動實現。當伸縮梁到20’或40’位置時，限位開關發(fā)出信號并切斷伸／縮電磁閥電源使油馬達停止轉動，這時，顯示吊具的伸／縮長度伸縮傳動鏈的兩邊各有一套張緊裝置和緩沖裝置，能使傳動鏈吸收一部分來自伸／縮方向的沖擊能量。當吊具四腳的鎖頭準確插入集裝箱的四個鎖

25、孔時，把旋鎖開關打到閉鎖位置，可以使鎖頭旋轉扣住集裝箱鎖孔；旋鎖開關打到開鎖位置，可以使鎖頭旋轉，使吊具鎖頭能離開集裝箱鎖孔。,2、吊具回轉機構和減搖裝置1） 回轉機構回轉裝置設在小車司機室一側，由一臺XDT500045-M型電動推桿，四連桿機構、拉力傳感器等組成。通過電動推桿前后運動實現吊具的水平旋轉?；剞D功能通過司機在駕駛室內操作按鈕執(zhí)行?；剞D動作是為了方便司機操作吊具與集裝箱半掛車上的集裝箱或碼頭上的集裝箱對位。該機構可以使

26、吊具在離地面四米進行在水平面內作±5°的回轉。當需要吊具在水平面內回轉一定的角度時，按動左、右旋轉選擇開關，則電動推桿前后運動，以實現吊具的水平回轉。當作完回轉動作后請按動“復位”開關使原傾轉或回轉的位置還原。,3）減搖裝置 減搖裝置安裝在小車架下，它包括減搖鋼絲繩、卷筒和力矩馬達。本裝置能減緩由于小車加速、減速而引起的搖擺從而提高工作效率。當集裝箱離地4.5m時，小車以額定速度運行停止5秒后，本裝置能使吊具搖

27、擺控在±10cm內。為減少吊具的搖擺，除采用車架上起升滑輪與吊具上牽引滑輪在同一平面內偏離成一定角度的鋼絲繩纏繞方式外，還裝有由力矩馬達擺線針輪減速箱，傳動鏈及帶單向軸承的卷筒和制動器組成。單向軸承的作用是使卷筒只能向鋼絲繩收繩方向旋轉，放繩方向則與傳動軸相互鎖合。輪胎吊作業(yè)時，力矩馬達持續(xù)通電，始終給減搖鋼絲繩一個張力（最大為 39 公斤），足以卷起松散的減搖鋼絲繩，在吊具搖擺狀態(tài)下，連接卷筒的軸上的液壓輪毅式制動器給予張

28、緊繩一定的力（最大為5700N）起到阻止吊具搖擺作用，阻力的大小可以通過設定彈簧力而輕易地調整，力矩馬達卷起松散的鋼絲繩，重復以上動作數次，使集裝箱與吊具搖擺幅度不斷的減小，起到減搖效果。,第三節(jié) 現代集裝箱輪胎吊電控系統(tǒng)分析,輪胎吊所有操作由PLC（可編程控制器）控制，同時還有一套輪胎吊管理系統(tǒng)，以幫助故障處理。其電氣控制系統(tǒng)構成如下（以青島港RTG為例，采用安川PLC和變頻器）： 一、供電系統(tǒng)1、電源：本機由一臺柴油機-交流發(fā)

29、電機組供給電源。輔助機構及照明維修電源由輔助變壓器變換提供。交流發(fā)電機采用STAMFORD無刷型交流發(fā)電機，型號為 HCI534F2，540KVA，440V，50Hz，1500轉/分。,返回,,2、電壓等級及類別：1）主電源： 三相440VAC,50Hz；2）起升、小車、大車電機電源： 380VAC, 50Hz；3）輔助動力電源： 380VAC, 50Hz；4）控制電源： 220VAC、110VAC、24VDC；5）維修照

30、明電源： 380/220VAC,50Hz。3、供電方式：1）機組主電源：用船用電纜經非拖令側門框接至電氣房控制屏；2）岸電電源：(380V/220V,50Hz，三相四線),通過電氣房側岸電箱引至電氣房控制屏，供維修、照明、 空調用電；3）小車及吊具上的驅動與控制電源及通訊線均通過電纜拖令裝置與電氣房控制屏相連；4）吊具電纜垂掛在小車下,運行中繞進吊具上架的貯纜筒中。4、電源保護1）電器房控制屏設有過電壓繼電器和欠電壓繼電

31、器，當電源電壓出現異常時可以將全部電路斷開。 2）接地保護: 輔助變壓器△/Y型連接,中點通過接地電阻（21.3）接地,當此電阻上電流(通過單相電流互感器測得)大于500mA并維持0.2秒就作為接地故障。,二、起升機構控制1、 概述（圖11） 起升機構由一臺SST4-4170XKAX 170KW交流永磁變頻電動機驅動，起升電機與大車1#電機共用一套變頻調速裝置——日本安川 686CR5港機專用變頻器，功率為220KW，采取

32、先到先服務的控制方式（聯(lián)動臺上起升和大車共用一個十字手柄）, 可分別不同時地運行起升或大車機構。起升機構為帶PG矢量控制。,,2、起升控制過程起升控制邏輯建立變頻器速度給定，加減速給定信號、運行信號，終點旁路信號及緊停信號等，起升機構通過司機室聯(lián)動臺上的起升手柄手動操作，手柄的方向觸點觸發(fā)運行方向命令，手柄動作時，數字式主令手柄通過絕對值光電編碼器發(fā)送一個格雷碼至PLC遠程輸入／輸出摸塊。此信號通過PLC軟件運算，被校準為對應手柄零位

33、為0、手柄最大為10000的數，此數值范圍為-10000到+10000，與手柄編碼器發(fā)送的格雷碼數據一一對應，經過勻加減速運算（加減速時間在程序中設定）后送到起升變頻器。起升和下降各有4至5個檔位，當手柄在不同檔位間變化時，手柄給PLC的數據是連續(xù)變化的。（如圖12）,,起升電機通過通過旋轉編碼器將電機轉速反饋給起升變頻器，而將轉速、電流、轉矩等信號發(fā)送至PLC，在PLC中進行運算，再反過來控制電機，以達到更好的控制效果。例如在滿載時，

34、輸出最大恒轉矩，可達到額定轉矩的170%甚至更高；而在空載或輕載時，為了提高工作效率，充分發(fā)揮電機功率，在PLC中利用起升變頻器送來的轉速、電流、轉矩等信號進行運算，模擬恒功率控制，實現基速以下恒轉矩控制，基速以上恒功率控制。起升許可邏輯允許起升時，起升機構按照手柄命令的方向運行，許可邏輯不成立時，一個停止命令將送到變頻器，從而起升機構產生正常的再生停止。當起升機構碰到上升極限限位時，要想退出極限位置，必須在按旁路按鈕的同時反向打手

35、柄方可退出極限位置。,3、 硬件保護：在出現設備錯誤或輪胎吊處于危險狀況時，安全措施確保輪胎吊馬上停止錯誤動作，并報警提示。因為這種保護一般是使用保護電器的觸點來切斷PLC外部的硬件回路，因此叫做硬件保護。如：（1）緊停保護：當輪胎吊處于緊急狀況，按此按鈕?？刂屏⒓磾嚅_，所有制動器立即制動。緊停按鈕安裝在電氣房側、柴油機側大梁，小車架以及司機室聯(lián)動臺上。緊停后，必須按復位按鈕一次，起升變頻器才能重新啟動運行。（2）起升超速開關：

36、起升卷筒裝有一個超速開關，起升、下降轉速超過額定轉速的115%時，超速開關動作，切斷電路。同時，控制合指示燈閃爍。必須按復位按鈕一次，起升變頻器才能重新啟動運行。,（3）超高保護：主要指起升超高限位（又叫重錘或上極限），極限限位動作將切斷起升電路，停止當前動作，制動器抱閘，必須按旁路按鈕才能退出。（4）起升過載保護：輪胎吊裝有一套重量傳感裝置。包括小車架上四個插銷式重量傳感器，右聯(lián)動臺上的液晶顯示屏可以顯示起升重量。另外，司機室的聯(lián)

37、動臺上有一個超重指示燈，當負載超過額定負載100%，但不到110%時，該指示燈亮，并且蜂鳴器報警，但能慢速上升；當負載超過110%時，延時1.5秒停止上升，超重指示燈亮，同時蜂鳴器報警，起升只能下降，不能上升，小車和大車也不能動作，必須將故障復位后方可動作。（5）變頻器過熱保護: 當驅動柜內部溫度超過允許值時停止機構的運行。此外，任何一個變頻器跳閘故障將通過打開變頻器故障觸點，切斷電路并停止當前動作，可通過按故障復位按鈕來復位清除掉

38、產生故障的變頻器。,4、 軟件保護按鈕、限位開關、繼電器和接觸器以及空氣開關的輔助觸點等輸入設備接到PLC的輸入模塊上，在PLC程序中利用這些輸入信號對各種輸出進行相關的連鎖條件設置。當PLC監(jiān)控到輸入設備的各種異常變化時，切斷相關電路，這叫做軟件保護。如：（1） 起升電機制動器接觸器檢查，如果檢查到制動器命令和制動器接觸器觸點輸入不一致達1.5秒，起升主控接觸器失電。（2）起升電機制動器釋放檢查，如果檢查到制動器釋放限位輸入和制

39、動器接觸器觸點輸入不一致達1.5秒、起升主控接觸器失電。,（3）起升電機制動器抱閘檢查，如果檢到馬達制動器釋放限位輸入和制動器命令輸出不一致達1.5秒，起升主控接觸器失電。（4）轉矩驗證功能: 當出現一個運行命令時,通過檢測變頻器輸出力矩，達到滿載輸出轉距的50% 時，才送出信號使制動器打開。如果驗證失敗,產生一個故障信息,關閉變頻器,并停止釋放制動器。可以防止出現“溜鉤”現象。（5）起升著箱及松繩保護:當PLC檢測到著箱,將不允許

40、繼續(xù)下降,而只能慢速起升, 直到該狀態(tài)解除。,5、 起升附屬機構控制（1）起升馬達風機控制：當起升控制合時，起升馬達風機啟動，只要控制電源保持通電，風機就一直運行。如果2分鐘內沒有手柄指令信號，風機將自動停止。如果風機命令與接觸器輔助觸點反饋輸入不一致達1.5秒，風機接觸器將失電，此時起升運行允許不滿足，起升動作將被禁止直至此狀態(tài)被改正。（2）起升變頻器風機控制，當起升控制合時，起升變頻器風機啟動，只要控制電源保持通電，風機就一直運

41、行，如果變頻器風機命今與風機接觸器輔助觸點輸入不一致達1.5秒。風機接觸器將失電，此時起升運行允許不滿足，起升動作將被禁止直至此狀態(tài)被改正。,三、大車機構控制,1、概述（圖13）大車行走機構由2臺55KW交流鼠籠式變頻電機驅動。1#大車電機與起升機構合用一個變頻器（686 CR5）,由二個交流接觸器分別選擇起升和1#大車的運行。二機構各有獨立的速度調節(jié)器,電流調節(jié)器,電流限制值,過流脫扣保護及磁場控制參數等。為防止二個機構在同一時刻運

42、行,采用先到先服務的方法,即先操作的機構先運行, 只有當一個退出運行后, 另一個機構才能運行。2#大車電機由另一個變頻器(G7)驅動。大車機構為帶PG的矢量控制。大車直線行駛 由司機手動操作糾偏開關實現。糾偏開關通過控制二大車變頻器輸出頻率差來調節(jié)電機速度以達到直線行駛目的。,,2、大車控制過程大車控制邏輯建立變頻器速度給定，加減速給定信號、運行信號，終點旁路信號及緊停信號等，大車機構通過司機室聯(lián)動臺上的大車手柄手動操作，手柄的方向觸

43、點觸發(fā)運行方向命令，手柄動作時，數字式主令手柄通過絕對值光電編碼器發(fā)送一個格雷碼至PLC遠程輸入／輸出摸塊。此信號通過PLC軟件運算，被校準為對應手柄零位為0、手柄最大為10000的數，此數值范圍為-10000到+10000，與手柄編碼器發(fā)送的格雷碼數據一一對應，經過勻加減速運算（加減速時間在程序中設定）后送到大車變頻器。因為大車有兩個變頻器共同控制大車動作，故命令都復制給兩個變頻器。（圖14）因為大車機構承擔著輪胎吊的全部重量，機械

44、慣量比較大，為了防止機械沖擊對設備造成損害，其夾減速時間要設的稍長一些。,,大車電機通過通過旋轉編碼器將電機轉速反饋給大車變頻器，而將轉速、電流、轉矩等信號發(fā)送至PLC，在PLC中進行運算，再反過來控制電機，構成閉環(huán)全數字交流變頻控制系統(tǒng)，以達到更好的控制效果。大車控制系統(tǒng)和起升控制系統(tǒng)原理相似，也是由邏輯控制和一系列保護組成，但也有自己不同之處。大車許可邏輯允許起升時，大車機構按照手柄命令的方向運行，許可邏輯不成立時，一個停止命令

45、將送到變頻器，從而大車機構產生正常的再生停止。,3、 大車硬件保護：（1）大車設有四套觸箱檢測裝置，分裝于行走機構四角，觸箱時報警（三叉戟式），停止當前動作，行走制動器抱閘。（2）大車設有四套大車行走回轉警燈和警報器，分裝于門架四角。大車行走時報警。（3）驅動器過熱保護: 當驅動柜內溫度超過允許值時,停止大車機構運行。硬件保護動作時，必須排除相關故障，然后按故障復位按鈕，重新啟動機構。4、 大車軟件保護PLC內部控制邏輯監(jiān)控

46、大車運行的異常狀態(tài)，發(fā)生異常時，切斷大車運行電路。如：（1）大車電機制動器接觸器檢查，如果檢查到制動器命令和制動器接觸器觸點輸入不一致達1.5秒，大車主控接觸器失電。,（2）大車電機制動器釋放檢查，如果檢查到制動器釋放限位輸入和制動器接觸器觸點輸入不一致達1.5秒，大車主控接觸器失電。 （3）大車電機制動器抱閘檢查，如果檢查到馬達制動器釋放限位輸入和制動器命令輸出不一致達1.5秒，大車主控接觸器失電。,5、 其它大車功能1）大車動

47、作報警設備：當啟動大車動作時，大車間斷報警器和紅色報警燈接觸器吸合。當大車動作停止，大車報警接觸器斷電。2）大車糾偏：聯(lián)動臺上有大車糾偏小手柄，通過把大車糾偏命今送到任意一個變頻器來降低某一臺行走電機的速度，是兩臺行走電機速度不一致，從而實現大車的向左或向右糾偏。大車向右糾偏將使一個糾偏命令送到1＃大車，降低此馬達的速度.降速的大小在變頻器里調整，這樣降低的速度越大糾偏越明顯；大車向左糾偏將使一個糾偏命令送到2＃大車，降低此馬達的

48、速度。只有在要降低速度的馬達的速度超過20％額定速度時才能進行糾偏。一旦要求糾偏后，糾偏能保持，只要被降速的變頻器速度不低于15％。,3）大車轉向：大車轉向有兩種模式可供司機選擇，即自動轉向或地面轉向。選擇是通過司機室的選擇開關“大車轉向司機室／地面”進行的。當選擇司機室，自動轉向被選擇；當選擇地面，地面轉向被選擇。A.  自動轉向：自動轉向許可邏輯成立時，允許車輪根據命令自動進行轉向。一旦啟動車輪轉向，起升及大車被禁止運

49、行。只有在所有車輪達到正確位置并進銷后才能進行動作。下列條件必須滿足才能進行轉向：控制電源合；車輪選擇自動轉向；吊具未閉鎖；起升未運行；大車未運行；轉向泵無故障；自動轉向步驟如下：等待轉向命令，這個步驟等待司機轉向命令——油泵得電——啟動油泵——油缸頂升至頂升信號到位——車輪鎖銷退銷限位信號傳回PLC——車輪轉90°——鎖銷進銷——油缸復位。,轉0°度即轉90°度的相反過程。手動轉向：如果司機把聯(lián)

50、動臺上的轉向選擇開關放在“地面”位置，且地面液壓站選擇“手動”就能手動操作前后液壓站的左右車輪。當打開轉向泵時，液壓泵啟動。首先必須把進退銷開關放在退銷位置，最后可以按下對應的按鈕來進行左右輪的轉向一直到車輪轉到要求的位置，此后，必須將進退銷放在鎖銷位置，最后關斷轉向泵。,四、小車機構控制1、 概述（圖15）小車機構由一臺30KW的交流鼠籠式變頻電機驅動。小車電機由一套變頻器控制（G7），為帶PG的矢量控制。,,2、小車控制過程小

51、車控制邏輯建立變頻器速度給定，加減速給定信號、運行信號，終點旁路信號及緊停信號等，小車機構通過司機室聯(lián)動臺上的小車手柄手動操作，手柄的方向觸點觸發(fā)運行方向命令，手柄動作時，數字式主令手柄通過絕對值光電編碼器發(fā)送一個格雷碼至PLC遠程輸入／輸出摸塊。此信號通過PLC軟件運算，被校準為對應手柄零位為0、手柄最大為10000的數，此數值范圍為-10000到+10000，與手柄編碼器發(fā)送的格雷碼數據一一對應，經過勻加減速運算（加減速時間在程序中

52、設定）后送到小車變頻器。（圖16）小車控制系統(tǒng)和起升控制系統(tǒng)原理基本相似。小車許可邏輯允許起升時，小車機構按照手柄命令的方向運行，許可邏輯不成立時，一個停止命令將送到變頻器，從而小車機構產生正常的再生停止。當小車機構碰到極限限位時，要想退出極限位置，必須在按旁路按鈕的同時反向打手柄方可退出極限位置。,,3、小車保護：（1）超程保護: 在大梁前后各裝有一個機械擺桿限位作為前后極限限位,當任一個限位斷開時,會產生小車緊停，停止當前動

53、作，制動器抱閘，需按住極限旁路按鈕邊操作手柄方可退出。（2）驅動器過熱保護: 當驅動柜內溫度超過允許值時,停止小車機構運行。排除故障后按故障復位按鈕，然后可以重新啟動小車機構。4、軟件保護PLC內部程序控制邏輯監(jiān)控小車運行的異常狀態(tài)，小車運行出現異常狀況時切斷小車運行電路。（1）運行計時器，運行計時器用來檢查當停止命今發(fā)出后變頻器是否在一定時間完全停止，當運行命令被取消，計時器啟動，當制動器抱閘或新的運行命令發(fā)出，計時器復位.如

54、果計時器超時，將關斷停止繼電器，故障自鎖直至被復位.計時器設定大約比馬達從高速到停止的時間大半秒。,（2）小車電機制動器接觸器檢查，如果檢查到制動器命令和制動器接觸器觸點輸入不一致達1.5秒，停止繼電器失電。（3）小車電機制動器釋放檢查，如果檢查到制動器釋放限位輸入和制動器接觸器觸點輸入不一致達1.5秒、停止繼電器失電。（4）小車電機制動器抱閘檢查，如果檢到馬達制動器釋放限位輸入和制動器命令輸出不一致達1.5秒，停止繼電器失電。（

55、5）前后終點保護: 前后極限位置之前分別裝有機械擺桿限位,作為小車前后終點停止用。（6）終點前減速保護: 在前后終點前位置,分別裝有磁性接近限位開關,當小車以全速通過此減速限位后, 立即減速至20% 額定轉速。,集裝箱吊具是裝卸集裝箱的專用吊具，它通過其端部橫梁四角的旋鎖與集裝箱的頂角配件連接，由司機操作控制旋鎖的開閉作業(yè)。1、 吊具伸縮及開閉鎖： 吊具上所有動作都采用液壓傳動，吊具伸縮動作靠油馬達驅動鏈傳動實現。當伸

56、縮梁到20’或40’位置時，限位開關發(fā)出信號并切斷伸／縮電磁閥電源使油馬達停止轉動，這時，顯示吊具的伸／縮長度伸縮傳動鏈的兩邊各有一套張緊裝置和緩沖裝置，能使傳動鏈吸收一部分來自伸／縮方向的沖擊能量。當吊具四腳的鎖頭準確插入集裝箱的四個鎖孔時，把旋鎖開關打到閉鎖位置，可以使鎖頭旋轉扣住集裝箱鎖孔；旋鎖開關打到開鎖位置，可以使鎖頭旋轉，使吊具鎖頭能離開集裝箱鎖孔。,五、吊具的控制和保護,2、吊具回轉機構和減搖裝置1） 回轉機構

57、 回轉裝置設在小車司機室一側，由一臺XDT500045-M型電動推桿，四連桿機構、拉力傳感器等組成。通過電動推桿前后運動實現吊具的水平旋轉?；剞D功能通過司機在駕駛室內操作按鈕執(zhí)行。 回轉動作是為了方便司機操作吊具與集裝箱半掛車上的集裝箱或碼頭上的集裝箱對位。該機構可以使吊具在離地面四米進行在水平面內作±5°的回轉。當需要吊具在水平面內回轉一定的角度時，按動左、右旋轉選擇開關，則電動推桿前后運動，以實現吊具的

58、水平回轉。當作完回轉動作后請按動“復位”開關使原傾轉或回轉的位置還原。 2）減搖裝置 減搖裝置安裝在小車架下，它包括減搖鋼絲繩、卷筒和力矩馬達。本裝置能減緩由于小車加速、減速而引起的搖擺從而提高工作效率。當集裝箱離地4.5m時，小車以額定速度運行停止5秒后，本裝置能使吊具搖擺控在±10cm內。,吊具動作由液壓泵控制，在正常條件下，首先可用聯(lián)動臺上的選擇開關“吊具泵開／關”手動啟動液壓泵，在其邊上的“吊具泵開”指示

59、燈指示是否泵在運行。在控制電源合情況下，可把選擇開關放到“關”的位置關斷吊具泵，但是，當下列條件發(fā)生時，吊具泵將自動被關斷：（1）控制電源關斷；（2）吊具泵馬達空氣開關斷開；（3）吊具電纜未連接；（4）吊具上架未連接；（5）司機室聯(lián)動臺上吊具泵開關未打到“開”的位置； 吊具四個角上都裝有限位（現在一般都裝接近式感應限位），包括著箱限位——用來檢測吊具是否正確放在集裝箱上、開閉鎖限位——用來檢測旋鎖的開閉。吊具伸縮鏈條

60、附近裝有20’、 40’限位，用來檢測是否伸縮到所需的位置。吊具上還有吊具電纜連接和上架連接限位，用來檢測吊具電纜和上架是否連接。,1、吊具伸縮控制： 吊具有三種位置可供選擇.吊具可放在20’或40’，其控制通過聯(lián)動臺上選擇開關20’ 40’進行，通過20’、 40’限位來確認吊具是否伸縮到位。1） 20’/40’檢測：檢測伸縮梁是否在所要求的 20’／40’位置。吊具必須在20’或40’到位的情況下，才允許上升，下降運行。

61、2）吊具泵馬達運行，未著箱，開鎖且鋼絲繩未松時才能進行吊具伸縮作業(yè)。2）通過聯(lián)動臺上20尺或40尺按鈕，可以進行20尺轉40尺或40尺轉20尺作業(yè)。,2、 著箱檢測： 當吊具正確放在集裝箱上，四個鎖頭正確放在孔中后著箱限位發(fā)出信號。檢測到著箱信號，才能進行開閉鎖操作，此時起升機構不能下降。,3、旋鎖控制： 操作而進行的。在進行旋鎖操作前吊具必須著箱，著箱限位必須指示吊具四個腳上的旋鎖全部著箱，否則開閉鎖操作無效。

62、 假設吊具已經著箱，司機希望開鎖，必須把旋鎖開關扳到“開鎖”位置。如果所有著箱限位已經閉合達一定時間（可在程序中調節(jié)），那么開鎖電磁閥通電，旋鎖打開。開鎖電磁閥在開鎖限位動作后關斷。 如果要閉鎖，吊具必須著箱，檢測到著箱限位全部動作后，司機把旋鎖開關扳到閉鎖位置。如果所有著箱限位已經閉合達一定時間（可在程序中調節(jié)，一般設為0.5秒），那么閉鎖信號被觸發(fā)、閉鎖電磁閥通電，旋鎖關閉扣住集裝箱。閉鎖電磁閥在閉鎖限位動作

63、后關斷。 所有旋鎖必須都開鎖或閉鎖，起升才能被允許進行，此外司機室內和吊具上有開鎖和閉鎖以及著箱指示燈供司機監(jiān)視。,4、 吊具回轉控制： 吊具傾轉司機把司機室里的“左旋／右旋”自動回零開關放在“左旋”或“右旋”位置可操作吊具旋轉。當左旋命令發(fā)出后，回轉電機反時針方向旋轉，回轉電機將保持運行直至司機松開左旋開關或回轉電機左旋終點限位動作；當右偏命令發(fā)出后，回轉電機順時針方向旋轉，回轉電機將保持運行直至司機松開右旋開關或

64、回轉電機右旋終點限位動作。另外還有一個“吊具回零”帶燈按鈕，可用來把吊具放到中心位置，這時指示燈指示吊具的零位。 ±5°檢測：吊具可以有水平士5°回轉，士5°位置由限位控制制，吊具偏移到任何位置，只要按吊具零位按鈕，吊具便會自動回到零位。5、吊具連接互鎖： 當吊具電纜插頭插到吊具上的插座以及吊具連接到吊具上架時，相應的兩個限位動作才允許吊具起升、下降運行，否則不能運行。 吊具

65、的控制單元安裝在輪胎吊上，而不在吊具上，這樣可避兔因吊具使用時沖擊而導致電控系統(tǒng)故障。,六、 先進的通信聯(lián)網功能,現代集裝箱輪胎吊具有先進的通信聯(lián)網功能，以日本安川PLC為例，主CPUCP316H通過CP215通信接口與電氣房、司機室、小車架上的遠程I/O模塊RIO2000相連，構成遠程I/O系統(tǒng)。主CPU CP316H通過CP216通信接口與起升、大車、小車變頻器通訊，構成全數字交流變頻驅動控制系統(tǒng)。主CPU CP316H通過C