摘要：# 801、# 802岸边集装箱起重机经多年使用，电控系统故障较多，必须进行升级改造。对桥机旧电控系统进行分析。介绍针对GE DC 300 电控系统进行改造的设计方案和在实际生产中应用情况。改造后电控系统故障较大减少，设备的完好率和作业效率显著提高。
关键词：港口? 岸边集装箱起重机? 电控系统? 改造
岸边集装箱起重机（以下简称桥机）是在港口码头前沿进行集装箱装卸作业的装卸设备，在各沿海及内河码头都广泛使用。上海港外高桥港区使用的# 801、# 802桥机为早期产品，分别于1995年1月和1995年5月投入使用，采用的是GE SERIES SIXTM PLUS控制单元以及DC-300TM驱动单元。由于设备使用时间较长，元气件老化等各种原因电气故障频繁发生，尤其易发生通讯模块烧坏现象，影响作业生产，甚至有时候影响船舶的正常开靠。为解决这些问题，采取了更换通讯信号线及接地线可靠接地等各种办法，但没有彻底解决。同时由于这些模块生产厂家已经不再生产，以后修理将难度更大。因此提出对原有电气系统改造，并决定采取安川的电控设备。
1? 桥机旧电控系统分析
?# 801、# 802桥机原电控系统采用单个PLC控制单元（SERIES SIXTM PLUS），除少量输入输出点直接连接到位于PLC通讯底板上的输入输出模块(RACK-MOUNTED I/O BLOCKS)外，其它输入输出点采用输入输出模块(GENIUSTM I/O DISCRETE AND ANALOG BLOCKS)离散分布的形式，利用SERIAL总线将所有离散分布的输入输出模块连接到位于PLC上的A、B两个总线控制器（IC660CBB902）, A总线控制器上连接18个输入输出通讯模块，B总线控制器上连接15个输入输出通讯模块。在A/B总线通讯网络中，任何一处模块出现通讯故障时，将影响所有网络的通讯，同时更换每个模块时都需要对新模块进行序号和地址编程，比较繁琐（见图1、图2）。
# 801、# 802桥机电控系统采用GE DC- 300TM 驱动系统。起升和大车机构共用一套驱动单元，小车和俯仰机构共用一套驱动单元，两套驱动单元通过位于PLC通讯底板上的LANBIU模块与PLC建立通讯网络。PLC与驱动单元连接网络示意图见图3所示。电源板向控制板、应用板、风扇等提供电源。控制板除与PLC进行通讯控制SCR的导通外，还通过电源板利用模拟信号来控制和监测外置励磁电源板（MFC）励磁电流的大小，电源板经常在外围设备均工作良好的情况下突然损坏，因电源板位于控制板内侧，因空间限制，更换电源板时不方便。
# 801、# 802桥机旧电控系统可编程工作站（Workmaster）使用Logicmaster 6软件，通过专用线连接位于PLC通讯底板上的I/O CONTROL模块（IC600CB527）来与PLC进行通讯。由于Logicmaster 6编程软件是早期DOS版本，操作起来不方便。
基于上述分析，可以看出对旧电控系统进行改造是有价值和意义的。
2? 桥机电控改造系统设计
2.1? 桥机新电控系统PLC及驱动系统设计
新电控系统采取安川的电控设备，设计时仍采用输入输出点集中处理的办法，将桥机所有电气输入输出点汇集到位于电气房电控柜、小车电控柜、大车地面操作站3个输入输出集中处理中心。电气房内输入输出点通过位于CP 317（PLC）底板上2000 IOIF模块进行地址和属性设定，小车电控柜内输入输出点通过2000 IO（PLC）进行地址和属性设定，大车地面控制柜内输入输出点通过120 IO（PLC）进行地址和属性设定，电气房、司机室、大车操作站内的PLC利用215通讯模块及215通讯协议相互之间进行通讯，通讯示意图见图4。为确保司机室内PLC与电气房内PLC通讯的可靠性，设计时拖令电缆采用光缆通讯的形式，并分别在司机室和电气房控制柜内安装一块215通讯协议光电转换模块CP215 REPEATER TS2。
对于CP 317、2000 IO、120 IO三个可编程逻辑控制器，均可使用安装在PC机上的CP717 编程软件通过串行通讯协议连接PLC进行设置和编程。CP 717软件可安装在Windows 2000、Windows XP操作系统下，操作界面比较友好。
新电控系统采用VS 590驱动系统，起升和大车机构共用一套驱动单元(CDMR-D 9 460 V 1500 A)，小车和俯仰机构共用一套驱动单元(CDMR-D 9 460 V 500 A)，励磁单元采取各自独立外置的方式，即起升、大车、小车、俯仰各机构配有相对独立的外置励磁单元，其中起升励磁单元型号为NPSB-SMD-4060 60 A，1个。大车励磁单元型号为NPSA-SMD-4020 20 A，2个。小车和俯仰励磁单元型号均为NPSA-SMD-4020 20 A，各1个。驱动单元和励磁单元设计选型时都充分地考虑了驱动系统的冗余度，以便延长系统的使用寿命，驱动单元与励磁单元同样通过CP 215通讯协议连接在PLC通讯网络中，可以利用CP 717软件通过215通讯网络连接驱动单元控制板对驱动单元进行参数设定和逻辑编程。同样通过在电气房主PLC底板上215通讯控制模块进行励磁单元地址设定，建立PLC与励磁单元的通讯，实现对励磁单元的数字通讯信号控制。
新电控系统中CP 317、2000 IO、120 IO三个PLC和两个VS590驱动系统通过一个215网络连接在一起，在电气房内主PLC中进行站点编号和通讯地址分配。在每个站点上同样需要进行站点编号和通讯地址设定，以便不同站点间相互识别和通讯。
2.2? 桥机新电控系统新增项目
桥机新电控设计时，参照新桥机电气配置情况，首先新增加了起升、俯仰机构的绝对值编码器。起升/俯仰绝对值编码器能够相对精确地确保起升/俯仰机构的减速区及行程限制，加上原有的凸轮限位装置起到双重保护作用。
其次，新电控系统设计时增加了大车和起升地面操作运行功能，即通过在陆侧大车操作站增加大车和起升地面运行命令输入点，并将输入点引入到主PLC，通过运行逻辑驱动大车和起升驱动的运行，从而确保如果司机室与电气房通讯中断，仍然可以在地面操作大车和起升机构的运行。
另外，新电控系统设计时将俯仰抬钩、进钩、松绳限位均由单一信号改成双信号，确保俯仰机构的安全性。这些信号均直接进入电器房主PLC的输入输出中心。
同时，新电控系统设计时增加了双箱作业功能，在联动台上增加了双箱作业有关的控制按钮，并在司机室控制柜内增加了相应的输入输出继电器，通过在主 PLC中增加了双箱作业时相应的逻辑控制关系来控制双箱作业操作。
3? 总结
通过将# 801、# 802桥机进行电控系统进行改造，提高了桥机电气设备的运行状况，减少了桥机因电气故障造成的停机次数，确保了桥机运行的可靠性。
通过增加起升和俯仰机构绝对值编码器，以及将俯仰机构部分检测输入信号由单信号改成双信号，提高了设备运行的安全系数。
通过将桥机电控系统改造，降低了对修理工技术水平的要求并且较大程度地减少了修理工的维修工作量。
通过增加双箱作业功能，提高了桥机的作业效率。
参考文献
[1] Control pack cp-717 Operation Manual[G]. No. SIE -C877-17.4G.
[2] Control pack CP-317 User’s Manual[G]. FDS Series Controller Yaskawa. No. SIE-C873 -17. 1E.
[3] GeniusTM I/O Discrete and Analog Blocks? User’s Manual[G]. No. GEK- 90486D-2.
[4] GeniusTM I/O System and Communications User’s Manual[G]. No. GEK -90486E-1.
[5] Series SixTM Bus Controller User’s Manual[G].? No.GFK-0171B.
[6] Series SixTM Plus Programmable Controller User’s Manual[G]. No. GFK -96602A.
[7] DC-300TM Adjustable Speed Drives?? Instructions. Manual[G]. No.GFK- 857651.
[8] DC-300TM Adjustable Speed Drives? ?Instructions Manual[G]. No.GFK- 85766 A.
（作者范建共为上海浦东集装箱码头有限公司工程技术部经理）
