岸边桥式起重机吊具卷缆自动停止故障分析及处理.pdf

电气自动化岸边桥式起重机吊具卷缆自动停止故障分析及处理常青（广东深圳蛇口集装箱码头有限公司，518 0 6 9，广东深圳）岸边桥式起重机（简称“岸桥”）应用的自动化程度越来越高，装卸速度越来越快，很多机构的设计跟以前比发生了很大的改变。如吊具电缆的收放装置，原采用垂缆设计，即吊具上架有一个大电缆框，随着主起升的升高电缆靠着自身的重力盘进电缆框，下降时电缆直接从电缆框拉出。这种结构很容易受风力和作业小车速度影响，电缆摆动过大而导致电缆甩出电缆框事故经常发生，且主起升速度越快越容易发生。目前，广泛采用的是电缆盘或电缆卷筒方式进行电缆缠绕，通过变频器对其进行速度力矩控制，达到了吊具电缆收放速度与主起升同步。1存在的问题我公司新购的岸桥起升高度为43m，主起升速度为18 0 m/min，小车速度为2 44m/min。由于起升高度高，机构运行速度快，所以吊具电缆的缠绕都采用了电缆卷筒加变频器控制的方式。由于整个吊具卷缆系统与整机是不同的生产厂家生产的，各自采用了不同的电机控制方式，所以涉及2 套控制系统的兼容性和信号传递的准确性问题。三期码头第一批岸桥（QC26号QC29号）自交机以来一直存在吊具卷缆自动停止的故障。发生故障时，主起升会突然停止，严重影响作业安全，频繁时每5min就会发生一次故障。设备的主电控系统供应商强调该故障是吊具电缆系统自身出现的故障，与主电控系统无关。吊具卷缆系统生产厂家认为该故障不是卷缆系统产生的，而是主系统传递的信号有问题引起的。双方一直都没有办法找到故障的根源所在。2原因分析从岸桥司机室司机描述和抢修值班记录愛世界(2 0 2 3-3)中，我们没有发现该故障出现的规律性。主电控系统是安川电控系统，吊具卷缆采用的是西门子电控系统，2 个不同的系统给故障跟踪带来了很大不便。为了记录这类故障出现时的设备状态，我们参考了吊具卷缆系统与安川系统进行通信的信号表，在安川系统中编写了记录程序段，把出现故障时主起升的速度给定、速度反馈、力矩反馈、起升高度、小车位置等参数记录下来。通过分析这些数据，发现故障出现时，速度反馈值小于10 0（主起升全速为10000）占了绝大部分，也就是说故障是在主起升接近停止或刚起动时发生的。通过查看起重机管理系统（Crane Management System,CMS），我们发现有以下“吊具卷缆系统联锁断”“吊具卷缆系统正常停止”“吊具卷缆系统故障”这3个故障记录。这故障记录是安川系统产生的，信号源头从吊具卷缆系统传来。安川系统采用2 6 1IFM通信协议转换卡，把通信方式转变成PROFI-BUS-DP，吊具卷缆系统PLC本身支持PRO-FIBUS-DP通信方式，2 个系统的PROFIBUS-DP网络通过1个DPCOUPLER模块连接，进行信号交换。顺着这个数据流，追踪该故障产生的源头，发现吊具卷缆系统信号“signalsfromhoistplausible”是故障点，且这个故障点出现时，CMS也是会报以上3个故障。“sig-nals fromhoistplausible”的意思是：主起升状态信号不明确。也就是说，主系统起升在动作，但吊具卷筒PLC没有接收到主系统的详细动作信息。在这种情况下，吊具卷缆系统无法起动，系统报正常停止故障。安川信号与西门子信号的匹配示意图如图1所示。“Pre condition”（预置条件）信号是安川系统发到吊具卷缆系统的，它贯串主起升运动的整个过程时间，它超前于“Hoistup”53177?电气自动化：（起升上）信号和“Hoist down”信号的开始，滞后于“Hoist up”信号和“Hoist down”信号的结束。当无“Pre condi-tion”信号时，如果卷筒接收到“Hoist up”或“Hoist down”信号，就会报此故障。因此，这个故障完全是安川系统造成的，而不是吊具卷筒系统。UIVAHoist upPre condition图1安川信号与西门子信号的匹配示意图安川PLC控制程序如图2 所示。在安川程序段中，MB071003是“Pre condition”信号，它在手柄在上升或下降位置，驱动器力矩输出大于0 时动作，就是电机还没有转动，但力矩已经建立。MB071004、MB0 7 10 0 5分别代表主起升状态为上升、下降。这3个信号由安川系统传送给吊具卷缆系统，分别对应西门PRECONDITION HOISTING*TORQUEFMW00601HOISTMB002124HHLOWERB002125MB071003HOIST_STATUSHOISTING_UP/DOWNSPEED FBFMW0060000000DBOOOOOO1BMB00201400000造成主起升预置信号不匹配，故障就产生了图2 安川PLC控制程序子程序中的M100.3、M10 0.4、M10 0.5。程序中故障是这样发生的：当安川系统中的主起升预置信号MB071003为“0”时，若此时主起升的速度反馈MB071004或MB071005为“1”，则吊具卷缆系统报起升状态信号不明确。发生这样的故障原因在于：当司机动完起升手柄回零位，主起升速度反馈小于10 0（1%）的时候，程序开始进行10 0 ms力矩采样。当采样完成后，刹车就抱住。由于安川系统控制精度不够，所以刹车抱住的时候，主起升速度并不等于0，而是一个小于100大于0 的速度值。从图2 的程序中我们可以看到，由于程序里把速度反馈值MW006000认为是主起升上升状态，MW006000，改为100，“H o i s t d o w n”信号检测由MW6000改为-10 0。因为主起升全速为10 0 0 0，所以100只相当于百分之一，对主系统和吊具卷缆系统影响不大。完成了上述修改后，QC27、Q C 2 8、DBOOOOOOQC29号岸桥的起升吊具卷缆正常停止故障解MB071003决了，但QC26号岸桥仍然会出现。由于10 01BTIHERMB002044001.00T是速度反馈检测的极限DWO0010点，不能再把10 0 调大，所以我们只能将起升预置信号MB071003HB071004的时间延长 1 s。调整B071005完成后，QC26号岸桥的起升吊具卷缆正常停止故障也就彻底解决了。(编辑志皓）電世界（2 0 2 3-3)