集装箱起重机ELME吊具电气系统技术改造

厦门集装箱码头集团有限公司陈跃山



集装箱起重机ELME吊具电气系统技术改造

厦门集装箱码头集团有限公司
陈跃山

[摘要]该文通过对ELME吊具电气系统的技术改造，利用传统的继电器代替原机上的PLC通讯模块控制，大大减少故障率，提高了设备的可靠性，大大节约了成本。

[关键词]可靠性 吊具 继电器 PLC

码头堆场集装箱起重机通过吊具装卸集装箱，吊具是RTG上的关键部件，在集装箱起重机的故障中，吊具的故障占据了很大的比例。吊具在整个装卸过程首当其冲，它们需要与集装箱不断碰撞、冲击，故障也就更多地被表现出来。

1 问题的提出与解决

1.1 问题提出

厦门集装箱集团海润码头的堆场集装箱起重机使用ELME吊具，型号8100，吊具上所有的用电设备和受控组件均通过一个接线箱，吊具上使用了PLC控制。ELME吊具配置的是西门子SIEMENS IM151 ET 200S的CPU，另外扩展7个输入模块型号（西门子SIEMENS 6ES7 131-4BD00-0AA0），6个输出模块型号（SIEMENS 6ES7 132-4BD30-0AA0），主要控制油泵启动，运转，吊具开闭锁，吊具伸缩20尺和40尺切换。原PLC的应用通过程序能方便地控制吊具功能，但集装箱码头设备地处海边，空气湿度大，吊具作业时不断与集装箱碰撞冲击，导致吊具接线箱里面的CPU频繁死机，输入输出模块底座插针在这种潮湿的环境中氧化而导致吊具频繁跳故障，导致设备无法正常作业，增加维修人员的故障排除难度。

1.2 问题解决

针对上述问题，我们把ELME吊具上的PLC改造成继电器线路，将拆除吊具上的PLC上的CPU及扩展的7个输入模块和6个输模块，使用采用DC24的魏德米勒的继电器两组常开点输入信号的状态反馈；使用继电器一路常开点的信号反馈作为PLC的输入点，另外一路作为指示灯输出点。

1.2.1 吊具功能的控制

ELEM吊具上PLC输出指令包括油泵启动、吊具闭锁、吊具开锁、吊具缩20尺、吊具伸40尺，根据原吊具上的模块的输出点I1.0,I1.1,I1.2,I1.3,I2.0,I2.1分别来自主机PLC输出到吊具的油泵启动，吊具闭锁，吊具开锁，吊具缩20尺，吊具伸40尺，吊具旁路的输出指令。原模块输出点左箱梁吊具闭锁（Tw.lockLH）Q11.0，吊具开锁(TwunlockLH)Q11.1，吊具伸40尺（Extend LH）Q11.2，吊具缩20尺(Retract LH)Q11.3，分别控制电磁阀Y1、Y3、Y5、Y7，油泵1的启动指令Q12.0控制油泵1的启动停止，原右箱梁吊具闭锁（Tw.lockRH）Q14.0，吊具开锁(TwunlockRH)Q14.1，吊具伸40尺（Extend RH）Q14.2，吊具缩20尺(RetractRH)Q14.3，分别控制电磁阀Y2、Y4、Y6、Y8，油泵2的启动指令Q15.0控制油泵2的启动停止。

西门子输出模块的这些控制指令点将直接从RTG主机PLC输出，ELME吊具电气控制原理图如下：电气上分别用三个电磁阀来控制吊具一侧箱梁的伸缩，吊具一侧两个锁角的开闭锁动作，其中一个电磁阀控制吊具箱梁的伸缩，另外一个电磁阀分别控制箱梁锁角的开闭锁动作。

1.2.2 ELEM吊具上PLC输入信号

ELME吊具限位开关分别如下：

着箱检测：检测吊具的每一个转销是否进入集装箱锁孔，并与转销动作联锁；并且与吊具伸缩有联锁，确保吊具着箱时不能做伸缩动作。

开/闭锁检测：检测吊具的转销是否到达全开/全闭锁位置。

20尺/40尺检测：检测伸缩梁是否在所要求的20尺/40尺位置。

原吊具上的模块的输出点大概有：吊具上左箱梁闭锁信号(ind TwlockLH) I5.1, 右箱梁闭锁信号(ind TwlockRH ) I6.3。我们分别用继电器K1、K2的一组常开点，左箱梁开锁信号（ind Tw.unlockLH）I5.0, 右箱梁开锁信号(ind Tw.unlockRH) I6.2,闭锁信号分别用K3、K4的一组常开点，吊具着箱检测信号分别用继电器K5、K6、K7、K8的常开点，吊具伸缩梁20尺位置左箱梁20尺信号(ind 20’LH)I6.0,检测信号用继电器K9，右箱梁20尺信号(ind 20’RH) I7.2用继电器K10,吊具伸缩梁40尺位置检测信号左箱梁40尺信号(ind 40’LH)I6.1用继电器K11，右箱梁开锁信号(ind 40’RH )I6.3用继电器K12，左右箱梁两个电机的运行信号分别用K13、K14的常开点作为状态反馈。以下线路是电气安全联锁线路：保证4只转销全部正确地插入集装箱角配件孔中（即4个顶销限位开关均有信号），转销才能进行开锁或闭锁动作，保证当4只转销全部处于开锁或闭锁位置时，起升机构才允许动作。保证当吊具将集装箱吊离地面时，顶销处于自由状态，转销不能有任何动作。这些安全联锁保证吊具吊箱作业中的安全性。

2 结论

海润码头有12台ELME吊具，每台吊具的PLC有一个CPU单价5000元，输入输出模块13个，单价2000元，这样每台ELME吊具PLC费用：5000+2000×13=31000元，12台吊具可以节省12个PLC合计31000×12=372000元，DC24的魏德米勒的继电器单价约300元，每台ELME吊具需14个魏德米勒的继电器，每台ELME吊具继电器需要300× 14=4200元。12台继电器费用合计4200×12=50400元,合计节省费用321600元。

通过统计，RTG吊具的千箱故障台次从改造前的0.71降到改造后的0.24，说明改造后的ELME吊具大大降低了吊具故障率，使吊具的可靠性大大提高，而且方便故障排除，提高了设备的稳定性，降低了设备的维护成本，提高了生产作业效率。

参考文献:

[1] 鞠宏斌, 王国栋, 董怡春. Bromma吊具电气系统技术改进[J]. 起重运输机械, 2011(7): 59-60.

[2] NOELL . Mechanical Components Spreader.

[3] 上海振华重工集团股份有限公司. ZPMC吊具产品说明书.

[4] BROMMA吊具维修手册.