FLAG板在自动化轨道式龙门起重机大车定位中的应用

张书忠 艾明飞 张 琪 张 峰 董秀喜 纪玉华

青岛前湾联合集装箱码头有限责任公司

1 引言

随着港口建设技术的不断发展，“智能化”、“智慧化”逐渐成为各码头发展、建设的趋势。在设备自动化改造方面，轨道式龙门起重机(以下简称轨道吊)的自动化改造被很多已经建成的码头所采用。设备自动化改造后对于位置定位的精度要求更高，尤其是大车机构定位，因其运行距离较长，受轨道、车轮等硬件条件影响大，已成为自动化改造项目中的关键节点。

目前应用比较广泛的自动化轨道吊大车定位技术主要有以下几种：①格雷母线定位，其系统主要包括地址编码发射器、接收器、格雷母线、天线箱4个部分[1]，格雷母线位移传感器以相互靠近的扁平状的格雷母线和天线箱之间的电磁耦合进行通信，并在通信的同时检测到天线箱在格雷母线长度方向上的位置；②磁钉定位，即在轨道吊两侧地面埋设磁钉，并对磁钉进行编程设定一个绝对位置，再在轨道吊上安装一个扫描接收装置，通过扫描磁钉中的位置信息来确定大车位置；③FLAG板定位，在轨道吊两侧地面安装FLAG板，在轨道吊两侧加装激光对射传感器，轨道吊大车行走时通过激光对射传感器来感应地面上的FLAG板对大车位置进行置位，从而实现轨道吊大车位置的精确定位。

综合比较以上几种定位方式，根据码头自身的结构特点，在改造过程中最终选择了FLAG板定位方式。现以本码头自动化改造为例，详述该技术的应用特点。

2 FLAG板在自动化改造轨道吊中的应用

青岛前湾联合集装箱码头有限责任公司轨道吊自动化改造项目中所采用的FLAG板定位方式，主要由2个激光对射传感器加轨道吊两侧的FLAG板构成(见图1)，其原理为通过激光对射传感器感应地面FLAG板的位置来确定轨道吊的具体大车位置。在此项目中，为了提高大车定位系统的定位精度，主要采取了如下措施：

图1 FLAG板安装示意图

(1)在设备海陆侧大车机构各加装1个激光对射传感器，在作业场区海陆侧奇数贝安装FLAG板，用来对大车位置进行置位。

(2)在海陆侧大车轮上加装绝对值编码器，采用DP通讯，直接输入到Master PLC的261模块，用于读取大车的运行位置数据。

(3)改变大车变频器对大车电机的控制方式，由交叉控制改为水平控制，通过控制海陆侧大车电机的速度来减小海陆侧大车位置的偏差。

轨道吊的大车机构采用的控制系统为安川控制系统，包括安川PLC及安川变频器。在安川PLC控制程序中，此项目计算大车位置的程序分为海路侧2段，控制方式为在每个贝位设置1个#参数，每个#参数对应每个贝位具体位置数据，通过WHILE语句进行下标i和j寄存器的累加，每刷过1个FLAG板，便将对应贝位的#参数传输到大车位置参数中(陆侧：ML19902、海侧：ML19906),从而实现对大车位置的置位。

3 常见的大车定位故障及处理方法

采用FLAG板定位的大车系统常见的故障有：大车位置偏差故障、大车对位运行超时故障、大车位置在OAS系统中丢失故障。

3.1 大车位置偏差故障

大车位置偏差故障即海陆侧大车位置偏差超过500 mm，报此故障的原因可能有：FLAG板损坏缺失；DP通讯数据短暂中断，造成绝对值编码器数据丢失；激光对射限位损坏；激光对射限位对位不准，固定不牢靠，大车在运行过程中因震动等原因造成激光对射限位误动作，造成数据置位错误。

针对此故障，首先由技术人员到达现场查看轨道吊有无异常状况。若无异常状况，则将自动化轨道吊切换至本地大车操作站操作模式，然后在远程中控室操作台上将此轨道吊选择为大车置位模式，最后人工本地控制轨道吊移动大车刷过本贝位的FLAG板，即可完成对自动化轨道吊大车位置的重新置位。

3.2 大车对位运行超时故障

大车对位运行超时故障(H36.06 MB17264)主要原因为激光对射传感器未刷到FLAG板。发生此故障时通常意味着FLAG板已经损坏，只需技术人员现场确认厂区内FLAG板具体损坏的位置，重新更换FLAG板，并手动控制轨道吊重新刷过此贝位的FLAG板即可。

3.3 大车位置丢失故障

大车位置丢失故障主要发生在设备发生通讯故障之后，由于数据丢失所致。目前主要采取场区中心贝位置位法进行解决，通过剖析程序，还可找出由于其原因造成设备无法到达中心贝位的故障。

首先确定设备在现场的实际贝位，并找到程序中大车贝位点。以青岛港四期改造轨道吊程序为例，控制大车位置的数据在PLC的H13.31/H13.32两段程序中。大车海陆侧位置程序计算一致，以海侧为例，ABC 3个场区分3段程序控制，C场程序贝位数据在第60步，寄存器点为DW41；B场程序贝位数据在第135步，寄存器点为DW61；A场程序贝位数据在210步，寄存器点为DW81。以A场程序为例，DW81由#W12-DW80得出，若现场设备实际贝位为49贝，程序当中显示贝位数据为24或其他数据，说明此台设备大车位置错误，会导致此条作业线的设备无法确认故障大车的位置，导致整体作业线故障。这时需要跳转到288步，将#L580(31贝的#参数)改为#L544(49贝的#参数，海陆侧程序均修改)，在大车本地控制台，指挥司机将大车置位开关选择A场区或者直接强制MB9823C，跑大车刷过49贝即可。

4 结语

综合该技术在我公司轨道吊自动化改造项目中的应用情况，大车FLAG板位置定位技术完全可以满足自动化轨道吊的作业需求，具有定位精度高、系统结构简单、成本投入小、构件技术成熟、稳定性高、适应能力强等优点，可为各码头装卸设备在自动化改造过程中大车机构定位系统的设计提供一定的借鉴。