門式起重機(jī)集裝箱吊具信號衰弱問題的分析與處理

周威

摘 要：為了提升鐵路門式起重機(jī)集裝箱裝卸的效率和安全性能，需要創(chuàng)新技術(shù)和工藝，自動化吊具的高效使用，為鐵路裝卸提供了便利的工具，從而極大地提高了鐵路裝卸作業(yè)的效率。為鐵路貨物運輸?shù)恼w發(fā)展以及區(qū)域內(nèi)資源的合理配置，創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：門式起重機(jī)；集裝箱吊具；信號；衰弱

在國內(nèi)物流規(guī)模激增的態(tài)勢之下，集裝箱自動化吊具控制系統(tǒng)為鐵路裝卸作業(yè)的效率提升提供了條件。而在鐵路物流系統(tǒng)中門式起重機(jī)是重要的裝卸作業(yè)工具，在對門式起重機(jī)集裝箱吊具進(jìn)行選擇的過程中，我們需要依據(jù)其使用參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點，進(jìn)行吊具控制系統(tǒng)的建構(gòu)，并對門式起重機(jī)集裝箱吊具信號傳輸線路中的信號衰減問題進(jìn)行分析和處理。

1 門機(jī)集裝箱吊具的選取及結(jié)構(gòu)特點

在現(xiàn)代物流對裝卸作業(yè)效率要求越來越高的發(fā)展背景下，40t全自動集裝箱吊具廣泛應(yīng)用于鐵路物流系統(tǒng)中，它使鐵路貨場的裝卸能力大幅提升，這種吊具的性能更為優(yōu)越，其主要結(jié)構(gòu)包括：旋轉(zhuǎn)吊鉤、吊架構(gòu)件，吊架構(gòu)件主要由基架、伸縮架、懸掛部分組成，其相關(guān)的技術(shù)參數(shù)主要有：吊具下額定起重量、吊架質(zhì)量、吊架與旋轉(zhuǎn)吊鉤的連接方式、最大平移時間、伸縮時間、導(dǎo)板翻轉(zhuǎn)時間、吊鉤旋轉(zhuǎn)速度、吊架功率等，它主要呈現(xiàn)出三角形的架構(gòu)，為了保持平衡，需要對起吊重心加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使集裝箱達(dá)到相對水平的狀態(tài)。這種吊具具有自重輕、能耗降低的特點，而且在吊具的吊架與平衡滑輪之間主要采用鋼絲加以銜接，因而具有較好的安全性能和極強的彈性。

2 門式起重機(jī)集裝箱吊具控制系統(tǒng)構(gòu)建分析

在門式起重機(jī)集裝箱吊具控制系統(tǒng)建構(gòu)的過程中，由于這是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，因而，要基于吊具互換的要求，采用AnyBus-CANopen網(wǎng)關(guān)，使用CIA DS444的通訊協(xié)議，并且要確定吊具的控制器，作為AnyBus-CANopen網(wǎng)關(guān)的從站，控制器至少需要有兩路CANopen通訊端口。鑒于這一考慮，可以選用兩個CR0505控制器，其中的一個控制器用于網(wǎng)關(guān)的從站，而另一個控制器則用于吊具的主站，在CAN通訊方式下實現(xiàn)聯(lián)接，并且重點控制吊具的所有動作，在邏輯處理之后實施信號輸出。

在控制器確定的前提下，要對吊具控制系統(tǒng)中的故障狀態(tài)進(jìn)行顯示，其顯示的主要內(nèi)容為吊具限位、吊具信號輸出等信息，抓取吊具指令數(shù)據(jù)、吊具限位狀態(tài)數(shù)據(jù)、吊具信號數(shù)據(jù)以及吊具輸出狀態(tài)數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)都可以用于對吊具的故障邏輯處理。同時，還可以對錯誤的信息顯示進(jìn)行邏輯運算，運算之后將吊具的限位、信號、輸出等信息進(jìn)行顯示，由于吊具故障信息的周期時間變長，因而需要將吊具故障顯示的邏輯置于顯示器之內(nèi)，從而可以減少掃描周期，降低吊具的荷載率。

吊具控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)臨時的強制控制，在CAN網(wǎng)絡(luò)正常的狀態(tài)下，可以在吊具的主接線箱上添加按鈕，將臨時強制的指令發(fā)送到吊具的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)吊具控制器的實時、直接控制。

3 吊具控制系統(tǒng)的信號衰弱問題的分析與處理

下面針對控制系統(tǒng)中的信號衰弱問題，從不同的層面，加以分析和處理。

3.1 信號衰弱問題分析 由于吊具控制系統(tǒng)應(yīng)用了總線信號傳輸方式，它的控制器采用雙向、多站點的數(shù)字通信，其信號傳輸系統(tǒng)要經(jīng)由傳輸電纜、ASI電源以及數(shù)據(jù)解耦電路，在這些信號傳輸系統(tǒng)中，使用的是RVVP專用通訊電纜，這種RVVP專用通訊電纜的截面積小于ASI總線系統(tǒng)所規(guī)定的截面積，在電纜截面積與電纜電阻成反比的物理定式之下，電纜截面積較小的狀態(tài)必然會增大電纜傳輸電阻，這樣，在電纜傳輸電阻增大的條件下，就會導(dǎo)致電纜信號傳輸強度的衰減。同時，在門機(jī)集裝箱吊具控制系統(tǒng)中，有部分無效長度的控制電纜，這種無效電纜的增長也在無形中增加了信號傳輸?shù)乃p量。

上述這種吊具控制系統(tǒng)中傳輸信號呈現(xiàn)衰減的現(xiàn)象，會對吊具控制器產(chǎn)生干擾，最終導(dǎo)致傳輸?shù)碾妷褐禑o法正常啟動吊具控制器，或者出現(xiàn)傳輸信號的編碼錯誤，在這種異常狀態(tài)下將導(dǎo)致吊具控制系統(tǒng)無法動作。

3.2 吊具信號衰弱問題的處理 在門式起重機(jī)集裝箱吊具控制系統(tǒng)中，如果一旦出現(xiàn)傳輸信號衰減而使吊具失靈的現(xiàn)象，則應(yīng)當(dāng)采取以下處理措施：

3.2.1 更換RVVP通訊電纜，替換成ASI專用的扁平電纜 由于RVVP通訊專用電纜的截面積僅有1mm2，因而需要考慮其截面積過于狹窄的缺陷，而替換成具有相同特性的ASI專用扁平電纜，并且在替換過程中要參考兩個技術(shù)指標(biāo)，即通信頻譜的特性和直流阻抗的特性，這兩個技術(shù)指標(biāo)可以較好地顯示吊具控制系統(tǒng)的信號傳輸狀態(tài)，同時，具有扁形結(jié)構(gòu)的通訊電纜還可以抵御干擾，尤其適用于彎曲部位較為頻繁的區(qū)域。

3.2.2 要盡量縮短電纜的無效長度 在電氣控制柜到吊具之間的電纜線路之中，存在部分無效長度，它對于信號傳輸?shù)乃p具有一定的影響。因而，要在設(shè)計時考慮無效電纜的長度，減少電纜纏繞、電纜預(yù)留等無效長度，盡量將電纜控制在128m左右。

3.2.3 添加信號放大功能的中繼器 在吊具控制系統(tǒng)中，可以增加一個型號為AC2225的ASI中繼器，它可以將網(wǎng)路傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行放大和再生，由于在線路傳輸過程中難免出現(xiàn)損耗，導(dǎo)致信號衰減，最終造成信號失真而出現(xiàn)終端接收錯誤，因此，在長度超過100m的ASI網(wǎng)絡(luò)中可以添加中繼器設(shè)備，以應(yīng)對線路延長過程中的信號失真狀況。值得一提的是，這種添加的中繼器還可以在保證傳輸信號強度的情況下，不影響網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，并且還可以再將傳輸網(wǎng)絡(luò)延長100m。中繼器的這一特性適用于門式起重機(jī)集裝箱吊具控制系統(tǒng)中，保持電源故障狀態(tài)下的持續(xù)供電，持續(xù)不間斷地獲取相關(guān)的信息。

4 結(jié)束語

綜上所述，門式起重機(jī)集裝箱吊具控制系統(tǒng)是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，在門式起重機(jī)集裝箱吊具控制系統(tǒng)中，針對傳輸信號偶然衰弱的現(xiàn)象，要由監(jiān)理工程師和調(diào)試工程師共同依據(jù)經(jīng)驗加以分析和處理，從多個層面對吊具控制系統(tǒng)中信號衰弱的問題進(jìn)行控制，并對門式起重機(jī)集裝箱吊具的直流電壓值進(jìn)行復(fù)測，從而確保門式起重機(jī)集裝箱吊具控制系統(tǒng)的正常運行和動作，確保設(shè)備運行安全，提升鐵路物流效率。

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