簡(jiǎn)化改造吊具，提升裝卸作業(yè)安全性

廈門(mén)集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司

?

簡(jiǎn)化改造吊具，提升裝卸作業(yè)安全性

廈門(mén)集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司

陳瑞錦

吊具由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，長(zhǎng)期受高溫、高濕影響，導(dǎo)致電子元器件工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生誤動(dòng)作，此類(lèi)問(wèn)題在碼頭裝卸中時(shí)有發(fā)生，給碼頭安全生產(chǎn)帶來(lái)較大困擾。該文通過(guò)對(duì)瑞典生產(chǎn)的ELME吊具PLC故障維修處理實(shí)例進(jìn)行分析,結(jié)合具體改造的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)描述了傳統(tǒng)繼電器在一些特定場(chǎng)合的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn),并簡(jiǎn)要介紹了采用傳統(tǒng)繼電器改造PLC吊具控制系統(tǒng)思路及做法。

ELME吊具 傳統(tǒng)繼電器 改造 PLC

在碼頭集裝箱起重設(shè)備中，吊具是集裝箱起重機(jī)的關(guān)鍵部件，也是裝卸集裝箱的專(zhuān)用工具。吊具的穩(wěn)定性是起重機(jī)裝卸效率的關(guān)鍵性因素。廈門(mén)集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司在RMG上使用的ELME吊具，由于使用過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間露天高頻率作業(yè)，易受現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)大、周?chē)鷱?qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境的影響。特別是所有電氣元件集中放置于密閉的不銹鋼箱體內(nèi)，夏季箱體內(nèi)部溫度高達(dá)攝氏50多度，沒(méi)有采取針對(duì)暖濕氣候的防潮除濕措施，導(dǎo)致ELME吊具出現(xiàn)了頻繁的PLC死機(jī)和不穩(wěn)定故障。采用傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)進(jìn)行改造可以很好地消除該故障，同時(shí)充分利用主機(jī)PLC的程序修改配合，可以使得吊具內(nèi)線(xiàn)路最大程度簡(jiǎn)化。改造成繼電器控制的方式后，ELME吊具電磁閥線(xiàn)圈為24VDC，在盡可能少更改設(shè)備原有線(xiàn)路的基礎(chǔ)上，原指令線(xiàn)路的110V AC電壓與執(zhí)行元件24V DC電壓實(shí)現(xiàn)了有效隔離。其次，繼電器內(nèi)除發(fā)光二極管或者續(xù)留二極管沒(méi)有其他電子元件，因此高溫濕度對(duì)繼電器壽命的影響不大。

1 ELME吊具概況

1.1 ELME吊具使用過(guò)程中的問(wèn)題

我公司使用的是8100型帶有平面四方向微動(dòng)功能的吊具，配置SIEMENS IM151-7CPU及AS-I系統(tǒng)總線(xiàn)。但配置的PLC和各種輸入輸出模塊都是插接件，頻繁的撞擊容易導(dǎo)致模塊松動(dòng)、接觸不良。還會(huì)由于溫濕度的原因?qū)е虏遽樠趸瘑?wèn)題。因此該系統(tǒng)漸漸便出現(xiàn)PLC頻繁死機(jī)，需要人工復(fù)位。通過(guò)安裝按壓裝置、增加緩沖墊、增加防潮除濕裝置等方法，無(wú)法取得明顯的效果。圖1為該P(yáng)LC的示意圖及模塊配置表。

圖1 ELME吊具PLC示意圖及模塊配具

1.2 ELME改造目標(biāo)

一是減少該吊具在現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境作業(yè)中出現(xiàn)的故障次數(shù)，提高司機(jī)作業(yè)效率；二是降低后期維修成本，方便今后的故障處理。

2 改造方案

首先簡(jiǎn)單分析該吊具PLC的功能，單箱吊具功能明晰，主要機(jī)構(gòu)是油泵啟停、旋鎖開(kāi)閉、20尺40尺轉(zhuǎn)換。通過(guò)對(duì)模塊輸入輸出點(diǎn)的配置情況梳理，匯總為13個(gè)信號(hào)輸入點(diǎn)、5個(gè)指令輸入點(diǎn)及6個(gè)指示燈輸出點(diǎn)、5個(gè)電磁閥輸出，將對(duì)應(yīng)的PLC運(yùn)算邏輯轉(zhuǎn)換為繼電器線(xiàn)路。通過(guò)改成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制方式，有效解決PLC死機(jī)帶來(lái)的問(wèn)題。PLC的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)之一是便于擴(kuò)展及邏輯修改，并能在一定程度上減少吊具電纜線(xiàn)芯使用，但對(duì)于我公司RMG作業(yè)這種功能較為確定的特定場(chǎng)合，這種優(yōu)勢(shì)并不明顯。因此，對(duì)ELME吊具進(jìn)行PLC轉(zhuǎn)換繼電器線(xiàn)路的改造，只要在設(shè)計(jì)方案上盡可能做到安全可靠，是切實(shí)可行的。

2.1 吊具繼電器線(xiàn)路設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)吊具基本功能，進(jìn)行如下的改造:

2.1.1 電磁閥動(dòng)作和油泵電機(jī)的控制

由于原來(lái)的吊具驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作的電壓是DC 24V，而司機(jī)操作的控制電壓是AC 110V，利用AC 110V的繼電器就可以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，油泵啟動(dòng)、旋鎖指令、20尺40尺轉(zhuǎn)換指令在RMG主PLC程序中設(shè)置指令鎖存及到位切除指令。具體線(xiàn)路見(jiàn)圖2。

圖2

為使吊具內(nèi)線(xiàn)路盡可能簡(jiǎn)單明了，以便于維修。指令的鎖存也不在繼電器系統(tǒng)線(xiàn)路內(nèi)加以設(shè)置，比如，20尺40尺轉(zhuǎn)換，ELME吊具PLC內(nèi)程序處理方式見(jiàn)圖3。

圖3

原主機(jī)PLC輸出吊具伸縮轉(zhuǎn)換指令僅為一個(gè)脈沖，由上圖邏輯可知，只需在主機(jī)PLC進(jìn)行類(lèi)似指令鎖存即可，因此在主機(jī)PLC修改20尺40尺轉(zhuǎn)換程序，如圖4所示。

圖4

2.1.2 輸入信號(hào)的處理

由于ELME吊具上限位的電壓是DC 24V，而主機(jī)輸入模塊要求的電壓是AC 110V。采用DC 24V的普通繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，ELME吊具旋鎖機(jī)構(gòu)采用的是橫向單拉桿的方式，這種方式存在一側(cè)限位常通時(shí)無(wú)法正確反映旋鎖狀態(tài)的缺點(diǎn)，有一定安全陷患。由于ELME吊具自帶PLC，所有限位都單獨(dú)輸入該P(yáng)LC，因此，較方便通過(guò)程序進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)。改造成全繼電器的方式，若通過(guò)繼電器線(xiàn)路進(jìn)行多輸入點(diǎn)的聯(lián)鎖保護(hù)會(huì)顯得非常復(fù)雜。因此，將原來(lái)吊具PLC輸出的旋鎖到位信號(hào)進(jìn)行分離，使用吊具電纜備用芯線(xiàn)對(duì)旋鎖到位信號(hào)增加定義，即兩側(cè)的信號(hào)單獨(dú)輸入主機(jī)的PLC系統(tǒng)進(jìn)行處理。具體線(xiàn)路見(jiàn)圖5。

圖5

與之對(duì)應(yīng)的主機(jī)PLC進(jìn)行如圖6所示的修改。在主機(jī)PLC上增加旋鎖故障判斷，從而能在保障安全的情況下，有效減少改造的線(xiàn)路復(fù)雜程度。

圖6

3 改造后的效果

經(jīng)過(guò)上述改造，該吊具的故障率出現(xiàn)了明顯的下降，設(shè)備的穩(wěn)定性大大提高，作業(yè)效率明顯加快。從RMG吊具改造后的運(yùn)行情況（見(jiàn)圖7），可以從一定程度上反映出改造措施對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性的明顯作用。

圖7

通過(guò)上述改造，長(zhǎng)期困擾我公司RMG裝卸生產(chǎn)的吊具誤動(dòng)作問(wèn)題得到了徹底解決，大大提升了設(shè)備的作業(yè)安全性能。同時(shí)，這次吊具簡(jiǎn)化改造還增加了該吊具維修的直觀性，降低了故障排除的時(shí)間，也降低了后續(xù)維修的配件成本，完全可以在類(lèi)似場(chǎng)合進(jìn)一步推廣。