港口科技・信息化技术 集装箱装卸桥吊具卷缆系统防失控改造 徐新雷 （连云港新东方国际货柜码头有限公司，江苏连云港２２２０４２） 摘要：针对西门子电控系统集装箱桥吊吊具卷缆子系统在使用过程中发现的缺陷进行 改造。通过修改西门子变频器参数，可有效避免桥吊吊具卷缆系统由于通信故障引发 的失控，不但节约了成本，而且提高了桥吊可靠性。 关键词：港口 吊具变频器卷缆 Ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｒｅａｄｅｒ Ｃａｂｌｅ Ｒｅｅｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｒａｎｅ ｆｏｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｒｕｎａｗａｙ ＸＵ Ｘｉｎｌｅｉ （Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ Ｘｉｎｄｏｎｇｆａｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｉｎｔｉｎｇ ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇ ｆｏｕｎｄ ｏｕｔ ｏｎ ｓｏｎ—ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｅｌｅｃｔｉｃ ｒｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｐｒｅａｄｅｒ ｃａｂｌｅ ｒｅｅｌ ｏｆ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ ｃｒａｎｅ，ａ ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ． Ｉｔ ｃｏｕｌｄ ａｖｏｉｄ ｏｕｔ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｏｕｓｅｄ ｂｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｒｏｕｂｌｅ ｗｉｔｈ ｒｅｖｉｓｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｓａｖｅ ｃｏｓｔ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ ｃｒａｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｔ ｓｐｒｅａｄｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃａｂｌｅ ｒｅｅｌ 随着我国港口集装箱事业的高速发展，集装 箱岸桥设备技术不断更新。目前，岸桥的起升高 ３１６—２ ＤＰ模块作为Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＤＰ通信主站。第一 个ＤＰ口连接了２个ＲＲＵ整流回馈单元以及３个６ ＳＥ ７０系列逆变器。第二个ＤＰ口连接了９个ＥＴ ２００ Ｍ远程Ｐｒｏｆｉｂｕｓ—ＤＰ从站和一台小型６ ＳＥ ７０变 频器从站，也就是吊具卷缆系统从站。其中位于 度已达到３５ ｍ以上，吊具电缆收放系统从早期使 用的电缆筐发展到现在的吊具卷缆系统 （ｓｐｒｅａｄｅｒ ｃａｂｌｅ ｒｅｅ１）。连云港新东方国际货 柜码头有限公司（以下简称公司）＃２９泊位使用 的４台振华重工桥吊全部配备德国Ｗａｍｐｆｌｅｒ公司 生产的吊具卷缆子系统。在２００４年投入使用之 司机室的４个从站通过２个光电转换模块０ＬＭ以 及２根光纤挂到ＤＰ总线上。桥吊ｓ ７用户程序内 硬件配置见图２。 后，发现在特定条件下，吊具卷缆系统会发生意 想不到的失控状况。通过修改卷筒变频器参数， 可避免由于通讯问题引发的失控。 １ 原系统构成及存在问题 公司＃２９泊位桥吊所采用的吊具卷缆系统构 成可分为两部分：第一部分为软件部分，位于桥 吊电气房，实际上是Ｗａｍｐｆｌｅｒ公司编写的控制程 序，它被集成在振华ＰＬＣ用户程序中，ＣＰＵ ４１６ 通过０Ｂ １调用。第二部分为硬件部分，如图３ １．１振华桥吊整机总线通信简介 如图１所示，这４台桥吊选用西门子ＣＰＵ 所示。司机室内吊具卷缆系统控制柜，内含１台 ７．５ ｋｗ西门子６ ＳＥ ７０系列变频器，制动单元， 港口科技・信息化技术 几个中间控制用继电器接触器。其它硬件还有制 时计算卷筒变频器力矩给定。之后，ＣＰＵ ４１６将 力矩给定，刹车打开命令，以及其他卷筒变频器 运行命令通过Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线传到卷筒变频器从 站。卷筒变频器输出相应的力矩驱动卷缆电机， 使吊具电缆与主起升同步。 动电阻，卷筒电机（含散热风机，编码器），减速 箱，卷筒刹车，卷筒。吊具卷缆系统工作原理是： Ｗａｍｐｆｌ ｅｒ卷筒控制程序通过Ｐｒｏｆ ｉ ｂｕｓ总线采集 到的吊具高度信号以及主起升电机速度信号来实 驱动器 图１ 上海振华桥吊整车ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线单线图 １．３ 吊具卷缆子系统存在的问题 ２０１１年在使用的过程中＃２９泊位其中一台振 华桥吊在作业时小车拖链内光纤由于意外断裂后 造成桥吊通信瘫痪，起升动作即时停下，但吊具 蕊薅 图２桥吊ｓ７用户程序内硬件配置图 电缆卷简停不下来，处于失控状态，最终导致吊 具电缆放空并在卷筒接头处蹦断。 ２解决措施 １．２德国Ｗａｍｐｆｌｅｒ公司吊具卷缆子系统简介： 在该岸桥更换光纤，以及重接吊具电缆后对 该故障进行模拟，发现在光纤断后，所有的卷筒 变频器经总线接收到的信号保持在光纤断前状 态，卷筒制动器也处于一直打开状态。对卷筒变 频器的所有控制字以及制动器释放命令信号进行 分析，发现这些信号均为桥吊ＣＰＵ ４１６通过 Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线传到吊具电缆卷筒变频器，以下为 Ｗａｍｐｆｌｅｒ编写的相关参数： Ｐ５５４．Ｏｌ＝Ｂ３１００ 】、车项 Ｓｒｃ ＯＮ／ＯＦＦ１ 图３ Ｗａｍｐｆ Ｉ ｅｒ公司吊具卷缆子系统示意图 Ｐ５５５．Ｏｌ＝Ｂ３１０１ Ｓｒｃ ｌ ＯＦＦ２（ｃｏａｓｔ） ・４１－ 港口科技・信息化技术 Ｐ５５６．０Ｉ＝Ｂ１ Ｓｒｃ２ ＯＦＦ２（ｃｏａｓｔ） Ｐ５５７．ＯＩ＝Ｂ１ Ｓｒｃ３ ＯＦＦ２（ｃｏａｓｔ） Ｐ５５８．０Ｉ＝Ｂ３１０２ Ｓｒｃ ｌ ＯＦＦ３（ＱＳｔｏｐ） Ｐ５５９．０Ｉ＝Ｂ１ Ｓｒｃ２ ＯＦＦ３（ＱＳｔｏｐ） Ｐ５６０。０Ｉ＝Ｂ１ Ｓｒｃ３ ＯＦＦ３（ＱＳｔｏｐ） Ｐ５６１．０１＝Ｂ３１０３ Ｓｒｃ工ｎｖＲｅｌｅａｓｅ Ｐ５６２．０１＝Ｂ３ｌ０４ Ｓｒｃ ＲａｍｐＧｅｎ Ｒｅｌ Ｐ５６３．０１＝Ｂ３１０５ Ｓｒｃ ＲａｍｐＧｅｎ Ｓｔｏｐ Ｐ５６４．０１＝Ｂ３１０６ Ｓｒｃ Ｓｅｔｐ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｐ６６９．０Ｉ＝Ｂ３５０２ （ＥＢ １＃１ ＤＯ１）刹车打 开命令 注：Ｂ３１００至Ｂ３９１５，Ｋ３００１至Ｋ３０１６为变频 器从站通过ＤＰ总线接收到的主站信号，原理如图 ４所示： 图４变频器通过ＤＰ总线接收的原理图 经过分析西门子矢量大全，发现Ｐｒｏｆｉｂｕｓ 总线系统通讯产生故障时变频器内部会触发报文 故障ＣＢ／ＴＢ Ｔｌｇ ＯＦＦ（Ｂ００３５）信号，如图５所示。 ＣＢ ８ ＴＩｇＯＦＦ Ｐ ０１ ｒ０） №ｍｏｎｉｌｃ￣Ｉｎｇ ＣＢ Ｂｕ３ Ａｄｄ ｒｅｓｓ Ｐ ８ Ｏ１ 】 图５报文故障示意图 经试验拔掉驾驶室光纤确实可以立即触发报 文故障。这样一旦光纤损坏，报文错误立即被激 活。笔者利用西门子变频器参数自由互联技术 （ｂｉｃｏ）将报文故障信号引入到卷筒变频器控制字 ＯＦＦ３中，使变频器可以及时停止输出，同时依据 Ｐ４６６（ＯＦＦ３减速时间）将报文故障信号延时２ｓ，引 入到刹车命令中，卷筒刹车可及时报闸。具体参 数修改如下： Ｕ ２５２．０Ｉ＝Ｂ ００３５ Ｐ ５５９．０Ｉ＝Ｂ ０６４２ Ｕ ９５１．１０＝４ Ｕ ２９３＝Ｂ ００３５ Ｕ ２９４＝２ Ｓ Ｕ ９５０．９５＝４ Ｕ ２２１．０Ｉ＝Ｂ ３５０２ Ｕ ２２１．０２＝Ｂ ０５３ｌ Ｐ ６６９．０Ｉ＝Ｂ ０６０１ Ｕ ９５０．７８＝４ 图６为本次改造所用到的几个自由功能参数 一一一 币二 ｊ 壁 图６本次改造所用到的几个自由功能参数 ３结束语 经过实际使用跟踪，改造后的卷缆系统工作 稳定可靠，故障率大大降低，并避免因故障造成 损失达２０余万元。目前，国内很多港口机械制造 厂商的配套件选用国外产品，它们与港机生产厂 家的主控系统之间的匹配不是很到位，在极端情 况下甚至可能发生事故。这种情况需要引起设备 管理人员的高度重视。本次改造只需对变频器参 数改动，改造的成本为零，具有一定的推广意义。 参考文献 ［１］ＳＩＭＯＶＥＲＴ ＭＡＳＴＥＲＤＲＩＶＥＳ．矢量控制使用大 ’全． 德国西门子电气传动有限公司．
