當(dāng)前?我國(guó)各主要港口相繼對(duì)以柴油機(jī)為動(dòng)力的輪胎式集裝箱門式起重機(jī)進(jìn)行了滑觸線供電改造?使該類起重機(jī)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(jī) （以下簡(jiǎn)稱 ＥＲＴＧ）由于側(cè)面滑觸線和鋼結(jié)構(gòu)的存在，當(dāng)大車行走時(shí)，如果偏離了正常軌
跡，可能會(huì)對(duì)滑觸線及其小車、堆場(chǎng)設(shè)備以及地面設(shè)施造成損壞，嚴(yán)重時(shí)影響生產(chǎn)。 因此?ＥＲＴＧ大車行走的防撞糾偏保護(hù)非常重要，雖然有一些措施可以實(shí)現(xiàn)此類保護(hù)?但效果并不理想。 我們基于防撞和糾偏理念，針對(duì) ＥＲＴＧ研發(fā)出了帶顯示、語(yǔ)音功能的 “一體化大車防撞糾偏智能保護(hù)裝置 ” （見(jiàn)圖 1），為 ＥＲＴＧ大車安全運(yùn)行提供了一個(gè)性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、安裝簡(jiǎn)單的解決方案。
該裝置可以獨(dú)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(diǎn)不足的制約，不可能將模擬量信號(hào)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(duì)不同 ＥＲＴＧ不同 ＰＬＣ增加配置和程序都需要額外進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試?使成本上升，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試周期加長(zhǎng)。獨(dú)立安裝裝置可以解決這些問(wèn)題，從而使現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試簡(jiǎn)易、靈活；日常維護(hù)也更加方便。該裝置已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家**。
1 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)
該裝置通過(guò)檢測(cè) ＥＲＴＧ大車行走時(shí)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(jì)算結(jié)果，給出大車具有走偏趨勢(shì)或已經(jīng)走偏兩種狀態(tài)，即分別是預(yù)警狀態(tài)和報(bào)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(cè)目標(biāo)，帶模擬量輸出的激光測(cè)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(jī)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(jī)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(guó) ＨＯＲＮＥＲ公司的一體化控制器ＸＬＥ102。此新型控制器的特點(diǎn)是將邏輯控制、人機(jī)界面、內(nèi)置 Ｉ／Ｏ與網(wǎng)絡(luò)集成于一體?內(nèi)置 ＣｓＣＡＮ現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和 2個(gè)串口 （ＲＳ232、485均可 ）?并有可選的以太網(wǎng)接口或 ＭＯＤＥＭ口，人機(jī)界面程序和ＰＬＣ控制程序使用同一套免費(fèi)編程軟件 Ｃｓｃａｐｅ編程?無(wú)需太多培訓(xùn)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(gè)按鍵，內(nèi)置 10路開(kāi)關(guān)量輸入、2路高速計(jì)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?jī)?nèi)，實(shí)時(shí)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(hào)來(lái)自激光測(cè)距儀，大車兩側(cè)每一端各安裝 1個(gè)?共計(jì) 4個(gè)?為 4～20ｍＡ電流型信號(hào)。
（2）開(kāi)關(guān)量信號(hào)?包括柴油機(jī)供電、滑觸線供電、整機(jī)運(yùn)行、起升運(yùn)行、小車運(yùn)行、大車運(yùn)行?開(kāi)閉鎖等狀態(tài)信號(hào)。
（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(cè)量?jī)x?該控制器可以通過(guò)專用通訊口讀取電量顯示儀表的相關(guān)數(shù)據(jù)?并存儲(chǔ)在顯示控制的存儲(chǔ)卡內(nèi)?通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析?可以準(zhǔn)確得到 ＥＲＴＧ在給定的時(shí)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(guò)分析、處理接入的信號(hào)?檢測(cè)大車是否走偏或是否有走偏趨勢(shì)?根據(jù)計(jì)算結(jié)果?再以開(kāi)關(guān)量或通訊方式輸出給電氣房主控 ＰＬＣ?通過(guò)電氣房主控 ＰＬＣ?間接控制大車兩側(cè)驅(qū)動(dòng)器輸出?實(shí)現(xiàn)糾偏。報(bào)警數(shù)據(jù)和畫面數(shù)據(jù)則以通訊方式輸出給司機(jī)室控制器。
1．2 顯示控制器
為方便龍門吊司機(jī)了解大車行走的數(shù)據(jù)狀態(tài)?在司機(jī)室另外增加了顯示控制器。該控制器采用美國(guó) 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(kāi)關(guān)量輸入、2路高速計(jì)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(cè)畫面和報(bào)警畫面?同時(shí)帶有語(yǔ)音報(bào)警輸出?當(dāng)大車走偏或當(dāng)大車有走偏趨勢(shì)時(shí)?除進(jìn)行畫面報(bào)警外?還可以給出語(yǔ)音提示?提示司機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的糾偏操作。
顯示控制器和數(shù)據(jù)采集控制器之間通過(guò) ＣＡＮ總線或 ＲＳ485連接。對(duì)于干擾較小的 ＥＲＴＧ?可以直接使用任意 3根備用線實(shí)現(xiàn)通訊，而不需要通過(guò)拖令進(jìn)行復(fù)雜的布線工作。
2 功能實(shí)現(xiàn)
2．1 畫面和報(bào)警
為便于司機(jī)和維修人員查看大車參數(shù)和狀態(tài)?我們?cè)O(shè)計(jì)了大車狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示畫面和報(bào)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(shí)時(shí)顯示畫面以俯視形式，顯示大車外側(cè)離開(kāi)滑觸線反射板的距離。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分別設(shè)定預(yù)警和報(bào)警兩種狀態(tài)。當(dāng)大車有走偏趨勢(shì)，或大車已經(jīng)走偏到某一預(yù)警距離時(shí)，即為預(yù)警狀態(tài)，畫面中對(duì)應(yīng)區(qū)域會(huì)出現(xiàn)黃色閃爍條予以提示，同時(shí)語(yǔ)音報(bào)警提示走偏預(yù)警；當(dāng)大車已經(jīng)走偏時(shí)即為報(bào)警狀態(tài)，畫面中對(duì)應(yīng)區(qū)域會(huì)出現(xiàn)紅色閃爍條予以提示，同時(shí)語(yǔ)音報(bào)警提示走偏報(bào)警。
2．2 參數(shù)可調(diào)
為適應(yīng)不同的 ＥＲＴＧ和不同的堆場(chǎng)滑觸線?該裝置的參數(shù)可以手動(dòng)調(diào)整。如大車走偏預(yù)警距離近端、大車走偏預(yù)警距離遠(yuǎn)端、大車走偏報(bào)警距離近端、大車走偏報(bào)警距離遠(yuǎn)端、語(yǔ)音報(bào)警時(shí)間間隔以及用戶密碼等。用戶可以針對(duì)不同 ＥＲＴＧ的情況隨時(shí)調(diào)整?使現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量大為減少?提高了對(duì)不同
ＥＲＴＧ不同堆場(chǎng)的廣泛適應(yīng)性。
2．3 報(bào)警歷史
當(dāng)出現(xiàn)預(yù)警或報(bào)警時(shí)，實(shí)時(shí)故障顯示畫面可以顯示預(yù)警或報(bào)警內(nèi)容，與此同時(shí)?所有預(yù)警或報(bào)警信息會(huì)寫入報(bào)警歷史，供以后查閱。報(bào)警歷史可以記錄報(bào)警日期、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警內(nèi)容、報(bào)警時(shí)各傳感器的當(dāng)前數(shù)據(jù)、各狀態(tài)點(diǎn)的狀態(tài)?非常便于將來(lái)的事故跟蹤。
根據(jù)需要，在非預(yù)警或非報(bào)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(diǎn)的值，以及記錄數(shù)據(jù)時(shí)的日期、時(shí)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(chǔ)卡內(nèi)。
2．4 電量分析
作為擴(kuò)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(shí)時(shí)通訊，讀取相關(guān)電力參數(shù)，如電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、電能等，并作為歷史存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)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(chǔ)卡中以標(biāo)準(zhǔn)的文本格式存儲(chǔ)?用戶可以使用電子表格軟件如 Ｅｘｃｅｌ對(duì)它們進(jìn)行分析。這些數(shù)據(jù)對(duì)司
機(jī)駕駛水平評(píng)測(cè)，ＥＥＲＴＧ維護(hù)保養(yǎng)等工作都有一定的參考價(jià)值。
2．5 接入 ＣＣＭＳ
作為擴(kuò)展功能?對(duì)于已經(jīng)具備 ＣＣＭＳ的 ＥＲＴＧ?報(bào)警畫面和歷史數(shù)據(jù)可以融入 ＣＣＭＳ系統(tǒng)。具備了該擴(kuò)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(wú)功功率、電能等歷史數(shù)據(jù)。
3 結(jié)語(yǔ)
該裝置根據(jù) ＥＲＴＧ實(shí)際需要，采用一體化控制器，實(shí)現(xiàn)了大車行走的智能糾偏?并帶有顯示、報(bào)警、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)歷史等功能，可以獨(dú)立安裝、調(diào)試。將糾偏控制邏輯分離，減少了電氣房 ＰＬＣ負(fù)擔(dān)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算。對(duì)電氣房 ＰＬＣ程序改動(dòng)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(duì)于實(shí)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(chǔ)在控制器附帶的存儲(chǔ)卡中，方便工程師讀取分析。
目前，該裝置已成功應(yīng)用在廈門港 “油改電 ”ＥＲＴＧ上。
