岸边起重机电控系统的技术升级与智能管理

黄晓辉

摘  要：文章对岸边起重机电控系统进行概述，并分析其技术升级方案，在此基础上研究岸边起重机电控系统的智能管理方法。为相关研究人员提供参考。

关键词：岸边起重机;电控系统;技术升级;智能管理

中图分类号：TH213        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）08-0193-02

Abstract： This paper summarizes the electronic control system of the shore crane， and analyzes its technical upgrade scheme. On this basis， the intelligent management method of the electronic control system of the shore crane is studied， so as to provide reference for relevant researchers.

Keywords： shore crane; electronic control system; technology upgrade; intelligent management

引言

岸边起重机在当前的港口码头作业过程中得到了广泛应用，其应用显著提升了港口码头的作业效率与安全性。在港口行业快速发展的背景下，对于岸边起重机的性能也产生了更高的要求，因此需要对其电控系统进行优化升级，满足使用需求。

1 岸边起重机电控系统概述

岸边起重机起吊重物过程的持续时间较短，在每完成一次起落周期以后进行下一次起吊，对于不同尺寸的集装箱需要岸边起重机增大作业范围，并采取相应的变速系统。根据岸边起重机的上述工作特点，其电控系统需要具备以下几方面特征：进行一个周期的运动时，要保证较短的通电时间，启动时要具有足够的力矩，保持启动与停止过程的稳定性。变速系统上可以应用变频调速系统，对起重机起、降、转的速度进行有效控制。由于供电可靠性对于岸边起重机的工作具有重要影响，可以利用稳压器、备用发电机等设备提高供电稳定性。同时可以通过增加联锁装置，防止岸边起重机在断电后发生碰撞。

岸边起重机的电控系统组成部分可以包括涡流绕线电动机、多速变级电动机与交流变频调速电动机等，主要控制起降的速度，控制方式上包括双速绕线电机带涡流制动器调速系统、三速电机调速系统与变频调速几种方式[1]。其中双速绕线电机带涡流制动器调速系统利用高速鼠笼、低速绕线电机调节速度。三速电机调速系统主要通过转变电机定子极对数进行速度控制。变频调速能够实现无极变速，主要通过电源频率、电机极对数与转差率的综合运用达到此目的。对电源频率进行合理调整是变频调速应用的关键部分。

2 岸边起重机电控系统的技术升级方案

目前我国在岸边起重机的电控系统上，主要采用继电器、接触器进行控制，此类控制方法比较容易出现故障问题。因此对其进技术升级具有重要的现实意义。在对其进行技术升级时，可以在电控系统中采取以下针对性的技术升级措施。

2.1 电动机的分析

岸边起重机传动机构具体包括起升、变幅、水平与行走四部分，需要由电动机对其运行进行驱动，驱动方式包括操作控制、机构拖动两类。电动机具备双向调速功能，可以采用拖动控制与逻辑控制。拖动控制的内容主要为电动机通断电，逻辑控制具体包括电动机启动、运行、加速减速以及停止。在进行技术升级工作时，需要做好电动机的选型，根据传动机构的要求选择合适的电动机。选型过程中应根据公式n=60f/p（1-s）合理计算电动机转速。其中n为电动机转速，f为电源频率，p为磁极对数，s为转差率[2]。

在此基础上需要对力矩作出合理分析，分析的内容主要包括负载特性、回转机构风阻力矩与输出力矩三方面。負载特性方面，起升、变幅分别属于势能负载与一般摩擦性负载，对于水平负载，电动机输出力矩的影响因素主要有水平机构坡阻力矩、水平机构风阻力矩与到水平机构摩擦力矩等。水平机构风阻力矩分析应考虑逆风加速、逆风匀速、顺风匀速与顺风减速等不同情况。输出力矩的计算上也应考虑逆风加速、逆风匀速、顺风匀速与顺风减速四种状况。

2.2 可编程序控制器的应用

由于岸边起重机输出力矩存在较为明显的多变性，因此需要对以往的继电器与接触器的控制措施进行升级，更好满足使用需要。其中可以应用PLC对岸边起重机电控系统进行更加有效的控制。PLC的应用优势主要表现为可靠性强、应用范围广、操作简单、体积小与改造方便等方面。对于不同的工业控制场合都具有良好应用效果。其中可以采用以下方式实现对电控系统的有效控制。

第一是对动作顺序进行合理设置，可以应用PLC在2个电动机切换过程中先切断电源而后进行通电，通电过程中需要先向转子通电，而后向定子通电。断电时也要先对定子进行断电，而后对转子进行断电。连接回路需要对制动器进行接通，而后接通电动机。断开回路需要按照先电动机后制动器的顺序进行切断。

第二是可以利用PLC进行不同机械特性的组合控制，从而实现自动跟踪调速。其组合方式可以包括将PLC与单电机驱动、双电机驱动和多电机驱动等进行组合，提高控制效果。

第三是利用PLC实现智能化的指令控制。通过PLC完成对指令的判断。将指令作为一种矢量，并依据力矩性质对力矩作出合理调整，实现对速度的良好调控。对于恒功率以及恒转矩运行区，能够实现定载多速运行。同时可以依据拖动对象特征合理组合力矩，从而准确定位停车位置。

第四是可以利用PLC进行全方位电控，在岸边起重机已有功能基础上增加无线遥控、安全管理与群控管理等功能，从而达到全方位电控的目的。在此基础上形成相应的控制软件功能模块。依据传动机构作用与电动机的差异性组合成不同的子系统，根据岸边起重机使用性能选用对应的子系统模块。

除了上述应用方式以外，在应用PLC进行起重机的系统架构时，还具有如下几方面的特点：第一方面是能够形成开放式的网络，在电控设计的架构上通过利用现场总线，有效简化了布线过程，同时更有利于确保设备运行的可靠性。将PLC与现场总线进行配合使用，能够同时挂接多个设备，减少连接过程的工作量与工作成本。第二方面是有利于对运行状态的及时了解，可以利用PLC在司机室内设置每个传动机构运行位置显示。比如在司机室座椅的左右两侧或上方安装仪表箱，分别显示起升、俯仰、小车和大车的位置信息，有利于保证司机操作起重机运行的安全性。在多台起重机同时施工的情况下，还可以通过将可编程序控制器与传感器进行有效结合解决碰撞问题。

3 岸边起重机电控系统的智能管理

通过对可编程序控制器的有效应用，能够对岸边起重机进行智能化的管理。具体可以包括工作计時、运行记录、接触器记录、自检测与功能扩展等方面。工作计时主要是对岸边起重机不同机构的运行时间等方面的记录，比如起升、小车、大车和变幅机构的累计运行时间。运行记录是利用了PLC当中的内置时钟对安全传感器动作时间作出有效记录。具体可以分为报警记录，意外急停、超速与超负荷记录、各机构过载记录等。通过运行记录能够为岸边起重机管理提供重要依据。接触器对于确保电动机正常运行具有关键意义，同时也比较容易出现损坏。通过PLC能够对接触器动作次数与工作时间作出准确记录，从而更有利于对接触器运行情况作出合理判断。自检测功能是指开机后对安全工作状态信号、操作指令信号、控制器输出信号与周边电气元件功能进行自动检查，有利于及时发现故障。在自检测存在问题的情况下，系统无法进行操作，在故障排除后起重机可以正常运行。此外，还可以根据实际需要对电控系统作出功能扩展，更好满足不同岸边起重机的使用需求。其中可以包括定点与定时监测、人机界面显示，无线遥控、信息传输等方面的功能，有利于充分满足不同起重机的使用需求。

4 结束语

岸边起重机电控系统的技术升级能够有效提高岸边起重机的可靠性与使用效率。在其技术升级与智能管理过程中，可编程序控制器具有良好的应用效果，有利于对岸边起重机电控系统的更好管理。

参考文献：

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[2]陈天惠.塔式起重机电控系统的技术升级与智能管理[J].工程机械与维修，2017（01）：60-64.

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[4]陈蕾，杨静，韦疆宇，等.施工现场塔式起重机精细化管理研究[J].施工技术，2018（22）：29-31.

[5]褚士超.浅析塔式起重机检测中的几个关注要点[J].中国设备工程，2019（04）：92-93.

[6]徐慧，赖裕凤，温涛.试析塔式起重机结构制造的几个关键工艺[J].山东工业技术，2019（10）：62.

[7]谢学偿.塔式起重机结构制造的装配工艺研究[J].建材与装饰，2019（01）：218-219.