軌道式集裝箱門式起重機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)⑸

1、軌道式集裝箱門式起重機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中鐵工程機(jī)械研究設(shè)計(jì)院容毅本講座共分五部分：:設(shè)計(jì)總則電氣工程范圍技術(shù)規(guī)格:方案介紹及關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)的保護(hù)功能設(shè)計(jì)配套電氣設(shè)施起重機(jī)信息管理系統(tǒng)CMS附表起重機(jī)信息管理系統(tǒng)CMS起重機(jī)信息管理系統(tǒng)是廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代起重設(shè)備上的一個(gè)很有用的工具，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行有很大的幫助，可以縮短設(shè)備的故障停機(jī)時(shí)間，提高使用可靠性，減小對(duì)操作維護(hù)人員的專業(yè)水平要求等。它能夠與可編程控制器聯(lián)合工作提供連續(xù)的監(jiān)控、診斷及依附于起重機(jī)操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。狀態(tài)與驅(qū)動(dòng)性能，包括交流供電、交流電機(jī)控制、操作控制、安全聯(lián)鎖及必要的元件，如電機(jī)、卷筒等信息應(yīng)被獲取并顯示在屏幕上，來評(píng)估起重機(jī)的機(jī)

2、械裝置。本機(jī)應(yīng)具有起重機(jī)管理系統(tǒng)（CMS）、遠(yuǎn)端起重機(jī)管理系統(tǒng)（RCMS）及自動(dòng)箱位定位系統(tǒng)。并提供遠(yuǎn)程起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)TCMS（廣域網(wǎng)）接口。司機(jī)室配備專用工業(yè)串口服務(wù)器(PDS)通過串口與車載終端通訊，實(shí)現(xiàn)按場站管理系統(tǒng)作業(yè)指令自動(dòng)控制大、小車自動(dòng)走行定位及吊具自動(dòng)起落，并能在作業(yè)完成后將作業(yè)箱位反饋至場站管理系統(tǒng)。7.1CMS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置如下：硬件配置：研華IPC-610工控機(jī)。質(zhì)保期為1年，主要技術(shù)參數(shù)如下：CPU:Corei31.8G,1600MhzFSB,4MSLC,內(nèi)存：1G硬盤：500G2個(gè)USB接口。DVD-RWADiSKSCS工卡50針小口觸摸屏：優(yōu)派VP18112&quo

3、t;5KVA1小時(shí)UPS電源外圍設(shè)備：HP彩色噴墨打印機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口：配置107100M自適應(yīng)網(wǎng)卡軟件配置：現(xiàn)場監(jiān)控軟件：RSVIEW32300點(diǎn)AB公司連接OPC服務(wù)器：KEPWAREOPCFORSIMENS，CMS監(jiān)控畫面組態(tài)：NETSCADAHITECMS表格軟件：NETSCADAHITE港區(qū)遠(yuǎn)端RCMS接口設(shè)備MOXA無線AP型號(hào)：AWK-3121廣域網(wǎng)遠(yuǎn)程TCMS接口設(shè)備Helicomm無線DTU型號(hào)：MA32-4i7.2軌道式集裝箱門式起重機(jī)CMS系統(tǒng)特點(diǎn)2AB公司本機(jī)CMS系統(tǒng)由三層組成；主要應(yīng)用是在LCMS層。7.2.1本機(jī)起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(1ocalcranemonitorsyst

4、em，LCMS)這一部分采用的是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，內(nèi)容下面7.3。7.2.2港區(qū)遠(yuǎn)程起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(remotecranemonitorsystem，RCMS)RCMS依托網(wǎng)絡(luò)(有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò))，采取開放的TCPIP協(xié)議，讓現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息流通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，這樣大大減少了監(jiān)控系統(tǒng)由于距離而帶來的限制，使工程師可同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀況，目前越來越受到用戶的重視。特別是對(duì)于一些較少直接接觸現(xiàn)場的用戶，RCMS大大提高了他們對(duì)現(xiàn)場的了解程度。我們提出的RCMS無線方案如下：通過無線的方式把分布在貨場的移動(dòng)門吊與后臺(tái)的控制中心建立網(wǎng)路通訊。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D:在上圖所示，在移動(dòng)行車的小控制室安裝兩臺(tái)AW

5、K-3121設(shè)備；在行車上頂部的兩個(gè)移動(dòng)小車上各自安裝一臺(tái)AWK-3121；小控制室其中的一臺(tái)AWK-3121與這兩臺(tái)AWK-3121建立無線通信，另外的一臺(tái)AWK-3121用來與中控室建立無線通信,這些AWK-3121通過饋線各自連接一根9dBi增益的全向天線；在中控室的樓頂安裝兩臺(tái)AWK-4121并通過饋線各自連接一根18dBi增益的定向天線；這兩臺(tái)AWK-4121分別跟兩臺(tái)移動(dòng)的行車建立無線通信。（在我們?cè)O(shè)計(jì)中已包含本集裝箱門吊所有與該RCMS方案相關(guān)的軟硬件接口設(shè)備；貨場中控室系統(tǒng)除外）7.2.3遠(yuǎn)程網(wǎng)（廣域網(wǎng)）起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)TCMS：(telenetCraneMonitorSyste

6、m)（根據(jù)需（在我們?cè)O(shè)計(jì)中已包含本軌道式集裝箱門吊所有與該TCMS方案相關(guān)的基本軟硬件接口設(shè)備；用戶可據(jù)此實(shí)現(xiàn)TCMS的基本功能。遠(yuǎn)程用戶端設(shè)備及運(yùn)營費(fèi)用除外?；竟δ馨ǎ哼h(yuǎn)程文字?jǐn)?shù)據(jù)非實(shí)時(shí)傳輸與設(shè)備故障報(bào)警短信發(fā)送）TCMS是一種基于Internet技術(shù)、面向工程施工安全管理的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確、生動(dòng)形象、真實(shí)全面地反映廣域網(wǎng)內(nèi)監(jiān)控對(duì)象的即時(shí)工況?？呻S時(shí)再現(xiàn)設(shè)備不同時(shí)段的關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫，提供可追溯的客觀歷史記錄，還可以通過遠(yuǎn)程操控及語音等手段對(duì)現(xiàn)場設(shè)備施工進(jìn)行管理干預(yù)。提供監(jiān)管窗口；方便上級(jí)安全部門主管通過本系統(tǒng)直接監(jiān)督全國各地所屬施工工地。隨時(shí)掌握各工地情況，及時(shí)處理。與現(xiàn)場

7、進(jìn)行語音交流；宏觀統(tǒng)籌。必要時(shí)直接對(duì)現(xiàn)場實(shí)施干預(yù)停機(jī)手段。安全數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、在線決策判斷。設(shè)備故障報(bào)警短信自動(dòng)編輯、自動(dòng)群發(fā)功能。集團(tuán)行政主管不論身處國內(nèi)那個(gè)地方，都可以通過便攜電腦終端（也可特殊定制智能手機(jī)終端）隨時(shí)進(jìn)入本系統(tǒng)來掌控全局，實(shí)施指揮。7.3本機(jī)CMS系統(tǒng)（LCMS）本機(jī)LCMS的操作系統(tǒng)具有多用戶、多任務(wù)及實(shí)時(shí)控制的能力。該操作系統(tǒng)允許起重機(jī)上CMS與其它程序可同時(shí)運(yùn)行，并允許用戶可訪問任何軟件而不會(huì)影響對(duì)起重機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也不會(huì)影響CMS與RCMS間的通訊連接。監(jiān)控系統(tǒng)與軟件的最終版協(xié)同買方工程師進(jìn)行開發(fā)。所有軟件中的說明屏幕顯示和注釋須用中文表示,三級(jí)以下界面在使用

8、中文困難情況下可采用英文。該軟件能夠顯示CMS系統(tǒng)所監(jiān)控的任何系統(tǒng)與元件的狀態(tài)，根據(jù)用戶需要的工作列表也能夠顯示出來。允許通過各自的起重機(jī)上計(jì)算機(jī)訪問應(yīng)用程序及順序控制程序（梯形圖，布而邏輯等）的源代碼文件。用戶工程師可以修改順序控制程序。通過按鍵開關(guān)及密碼控制防止對(duì)程序進(jìn)行非授權(quán)的修改。在程序中能夠?qū)﹂_關(guān)、繼電器及觸點(diǎn)等進(jìn)行強(qiáng)制接通與關(guān)斷操作。該軟件是商用軟件，并作為接口在屏幕上顯示所有從起重機(jī)上的CMS獲取的數(shù)據(jù)。該軟件能夠生成但不限于歷史事件趨勢(shì)圖表/文件、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、報(bào)警管理及故障記錄、起重機(jī)維護(hù)及執(zhí)行報(bào)告和計(jì)劃的維護(hù)信息。系統(tǒng)與元件的任何異常情況，能清楚地以實(shí)時(shí)模式顯示在監(jiān)控顯示器上。

9、這種事件/警報(bào)應(yīng)記錄為一個(gè)磁盤文件，以便于用戶隨時(shí)查看。CMS系統(tǒng)帶有可同時(shí)顯示幾個(gè)信號(hào)的基于時(shí)間的曲線圖。該軟件能夠下載或?qū)С鰯?shù)據(jù)文件到其它商用軟件，如MicrosoftAccess，MicrosoftExcel，Lotus等等。導(dǎo)出的數(shù)據(jù)文件包括但不限于“txt”，“excel”，“out”，”doc”格式。7.3.1CMS畫面CMS系統(tǒng)運(yùn)行后自動(dòng)進(jìn)入登陸畫面，在這里可以選擇要進(jìn)入瀏覽的起重設(shè)備；每臺(tái)起重設(shè)備的監(jiān)控內(nèi)容基本相同，如下介紹。LCMS主畫面由各主要運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主要相關(guān)信息構(gòu)成，包括如下模塊(但不限于以下模塊及功能)：狀態(tài)監(jiān)測及監(jiān)控模塊故障報(bào)警及診斷模塊設(shè)備維護(hù)及保養(yǎng)模塊生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)及

10、分析模塊報(bào)表產(chǎn)生模塊PLC編程模塊7.3.2狀況監(jiān)控在主畫面中可進(jìn)入該模塊，狀態(tài)監(jiān)控模塊包括如下子畫面：狀態(tài)監(jiān)控主畫面、系統(tǒng)狀態(tài)畫面、各運(yùn)行機(jī)構(gòu)狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)硬件分布、緊停、限位開關(guān)、駕駛室操作臺(tái)、報(bào)警畫面和歷史趨勢(shì)圖、主要的控制邏輯聯(lián)鎖圖畫面等。主畫面信息包括：各機(jī)構(gòu)的電流、電壓、位置及相應(yīng)的主要狀態(tài)和各模塊的排布，畫面格式具體要求可由用戶確定。系統(tǒng)狀態(tài)畫面包括：在線的運(yùn)行結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)動(dòng)作畫面的顯示及輔助信息顯示。各運(yùn)行機(jī)構(gòu)狀態(tài)的畫面包括各運(yùn)行機(jī)構(gòu)控制流程的每個(gè)步驟的信息，包括速度、電流、電壓、電機(jī)溫度等輸入輸出等信息，對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障時(shí)，將相應(yīng)顯示不同的顏色電氣系統(tǒng)及子系統(tǒng)的狀態(tài)與操作日期，

11、所有對(duì)起重機(jī)固有功能起關(guān)鍵作用的基本元件及鋼絲繩潤滑系統(tǒng)，都能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。任何起重機(jī)系統(tǒng)與元件是否異常，并能立即顯示在屏幕上。用于起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的溫度被連續(xù)監(jiān)控，并一直顯示在屏幕上。所有電機(jī)的操作電壓、電流及速度也進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。報(bào)警與關(guān)斷各自系統(tǒng)及元件的限定值也包含其中。客戶方工程師能夠很容易的調(diào)整限定值。所有安全聯(lián)鎖裝置、制動(dòng)器、換氣扇、電氣房與高壓房的空調(diào)、急停開關(guān)等的開關(guān)狀態(tài)及故障均顯示在屏幕上。實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)圖能根據(jù)用戶需要，選擇在所有PLC內(nèi)存的模擬和開關(guān)量的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，數(shù)據(jù)采樣和刷新率不大于2s7.3.3故障診斷故障診斷模塊主要完成故障報(bào)警信息的顯示及

12、記錄，故障查詢、統(tǒng)計(jì)及分析，故障事件觸發(fā)回放等功能，大大縮短故障排除時(shí)間，并為設(shè)備維護(hù)提供參考信息。上面提到的狀態(tài)數(shù)據(jù)均儲(chǔ)存起來并易于回查，以方便故障診斷。故障前及故障發(fā)生時(shí)所選擇起重機(jī)功能信息也能進(jìn)行存儲(chǔ)。本機(jī)LCMS提供了故障診斷與幫助屏幕，以提示客戶方技術(shù)人員故障種類及排除措施，故障診斷中附帶一個(gè)專家系統(tǒng)，以縮小故障范圍到具體的元件、聯(lián)鎖裝置及開關(guān)等。這個(gè)系統(tǒng)使用一套規(guī)則，結(jié)合起重機(jī)制造商的起重機(jī)知識(shí)及操作，診斷并解決問題。這種知識(shí)來自多個(gè)渠道，包括理論數(shù)據(jù)庫、一個(gè)可編程控制器詳細(xì)而精確的數(shù)據(jù)庫原有的經(jīng)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果。所有這些信息將產(chǎn)生一個(gè)關(guān)于問題原因及解決這些問題的措施的建議。在幫助屏幕

13、上的信息包括：示意性的圖號(hào)、軟件頁號(hào)、元件位置及排除故障可能采取的措施?？蛻舴焦こ處熌軌蚋录霸黾訋椭畔⑴c知識(shí)。故障診斷與幫助信息的設(shè)計(jì)，使客戶方技術(shù)人員在短時(shí)間內(nèi)排除故障或確定一個(gè)主要故障的種類。除LCMS的屏幕顯示外，簡單的故障信息也顯示在司機(jī)室及電氣房的液晶顯示屏上。故障的歷史記錄可儲(chǔ)存起來并可容易的在屏幕上獲取或通過打印得到。通過實(shí)時(shí)顯示模式，最多可顯示1000個(gè)歷史記錄。超過500條的更早的歷史記錄能自動(dòng)下載到硬盤上。所有下載的歷史記錄也能夠存儲(chǔ)到磁盤上。7.3.4事件觸發(fā)回放功能事件，指系統(tǒng)發(fā)生的一切事件，包括故障和操作員的操作等。事件回放功能：在故障發(fā)生時(shí),自動(dòng)記錄故障發(fā)生時(shí)的

14、最小前后60秒的所有監(jiān)控畫面的相關(guān)信息狀態(tài)，并可進(jìn)行歷史回放。NetSCADA系統(tǒng)除了支持系統(tǒng)事件畫面回放功能外，還提供故障發(fā)生前后一段時(shí)間的重要參數(shù)的趨勢(shì)圖回放，用戶可以在同一坐標(biāo)系中同時(shí)顯示、比較多個(gè)系統(tǒng)重要參數(shù)的趨勢(shì)圖，為系統(tǒng)的故障分析提供了一個(gè)非常好的工具。例如，起升機(jī)構(gòu)有故障后將產(chǎn)生事件觸發(fā)，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄與該事件相關(guān)的起升電機(jī)電流、電機(jī)速度等參數(shù)在事件觸發(fā)前后60s的數(shù)據(jù)，通過趨勢(shì)圖回放功能，將事件觸發(fā)前后60s的起升電機(jī)電流和電機(jī)速度以趨勢(shì)圖曲線的形式回放，大大方便了系統(tǒng)的故障分析和問題解決。如下示意圖：7.3.5設(shè)備維護(hù)及保養(yǎng)模塊設(shè)備維護(hù)模塊的核心是設(shè)備信息庫，完成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

15、記錄、設(shè)備維護(hù)提示及報(bào)警、備件管理等設(shè)備信息庫LCMS系統(tǒng)針對(duì)起重機(jī)中主要電氣設(shè)備（如電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、斷路器、接觸器、PLC、按鈕、選擇開關(guān)、指示燈等）建立設(shè)備信息庫。輸入并存儲(chǔ)這些電氣設(shè)備的設(shè)備編號(hào)、型號(hào)、廠家、銘牌參數(shù)、允許運(yùn)行時(shí)間、允許動(dòng)作次數(shù)、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、累計(jì)動(dòng)作次數(shù)、更換日期等等。點(diǎn)擊LCMS畫面中相應(yīng)的設(shè)備圖形（如起升電機(jī)）時(shí)，將彈出一個(gè)tip窗，顯示基本的設(shè)備信息。這樣，便于快速查詢電氣設(shè)備信息，并為設(shè)備維護(hù)建立數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)記錄LCMS運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)記錄主要電氣設(shè)備（如電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、斷路器、接觸器、PLC等等）的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)累計(jì)計(jì)算其累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、累計(jì)動(dòng)作次數(shù)，并實(shí)時(shí)存

16、儲(chǔ)入設(shè)備信息庫。設(shè)備維護(hù)提示在設(shè)備維護(hù)窗口，可以設(shè)置各主要電氣設(shè)備維護(hù)的Warning和Alarm的條件（如運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行次數(shù)等），LCMS后臺(tái)自動(dòng)實(shí)時(shí)比較主要電氣設(shè)備維護(hù)的Warning和Alarm的條件與實(shí)際累計(jì)的運(yùn)行記錄，一旦達(dá)到設(shè)定條件，RCMS發(fā)出聲光報(bào)警。在報(bào)警發(fā)生時(shí)，能周期性自動(dòng)彈出窗口提示用戶更好或保養(yǎng)信息，直至維護(hù)完畢或手動(dòng)操作方可解除信息提示。備件管理庫在備件管理庫中，可記錄所有的備件型號(hào)、數(shù)量、入庫及出庫日期等，并可根據(jù)設(shè)備維護(hù)周期及設(shè)備的狀態(tài)，提前警示需補(bǔ)充的備件型號(hào)及數(shù)量。7.3.6生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)及分析模塊LCMS系統(tǒng)中建立生產(chǎn)信息庫，實(shí)時(shí)記錄各機(jī)構(gòu)、設(shè)備每次運(yùn)行的起止時(shí)間，同時(shí)記錄每次操作的起止時(shí)間，操作的起止位置，操作的起重量等等信息。在LCMS的生產(chǎn)和操作畫面中，設(shè)有一個(gè)時(shí)間控件，可進(jìn)行時(shí)段選擇（時(shí)段精確到分鐘）?；谒x擇時(shí)段和生產(chǎn)信息庫，LCMS將后臺(tái)自動(dòng)計(jì)算并生成該時(shí)段內(nèi)的生產(chǎn)和操作的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并以報(bào)表的形式