某碼頭岸橋起升制動(dòng)器釋放故障分析及PLC程序優(yōu)化

楊靈岳

摘要：集裝箱岸橋作業(yè)過程中發(fā)生起升失速故障，在手柄回零后又立刻下降的過程中吊具突然失控下降，通過歷史回放、PLC程序分析確定故障產(chǎn)生原因，采取優(yōu)化PLC控制程序，優(yōu)化起升制動(dòng)器打開的邏輯排除安全隱患。

關(guān)鍵詞：集裝箱岸橋;起升失速;起升制動(dòng)器

0? 引言

我司2臺(tái)岸橋改造后采用西門子S7-317的PLC，改造后不久即在作業(yè)過程中出現(xiàn)了吊具下降過程中失速的故障，具體經(jīng)過如下：司機(jī)吊28噸左右的重箱在海側(cè)艙口附近準(zhǔn)備對(duì)位入艙，手柄回零做好對(duì)位確認(rèn)后慢速推手柄下降，此時(shí)吊具突然失速下降一段，司機(jī)反映過來后馬上拍緊停，起升迅速抱閘防止事故的發(fā)生。

1? 故障記錄分析

由于橋吊司機(jī)反饋的幾次故障發(fā)生經(jīng)過大同小異，我們針對(duì)其中一臺(tái)橋吊的一次故障進(jìn)行分析。我們通過對(duì)該次故障發(fā)生時(shí)的CMS歷史曲線進(jìn)行分析解讀如下：

通過起升手柄給定的曲線，可以看出司機(jī)在16時(shí)2分13秒的時(shí)候執(zhí)行手柄下降的命令。對(duì)比起升電機(jī)的速度反饋曲線，司機(jī)執(zhí)行下降的命令后吊具開始下降并且下降速度很快超過手柄給定值，說明電機(jī)在手柄動(dòng)作的同時(shí)開始失速。結(jié)合起升電機(jī)的力矩反饋曲線以及歷史故障記錄，我們發(fā)現(xiàn)在2分14秒的時(shí)候起升電機(jī)的力矩是零，隨后2分16秒司機(jī)立刻拍緊停，制動(dòng)器抱閘。

2? 故障原因分析

從歷史曲線可以看出，發(fā)生故障時(shí)起升電機(jī)的力矩正好為0，說明此時(shí)驅(qū)動(dòng)器沒有力矩輸出，但是同時(shí)起升制動(dòng)器打開，因此出現(xiàn)吊具失速下降的現(xiàn)象。要尋找故障根源，首先從制動(dòng)器的打開條件入手。如圖1所示，在程序塊FB23的NW8中，制動(dòng)器輸出的條件由SR控制器Hoi_sbrkopenCmd控制，當(dāng)起升沒有運(yùn)行命令且電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入零速區(qū)間時(shí)時(shí)，該控制器的R端就為1，讓制動(dòng)器關(guān)閉。而該控制器的S端由另一個(gè)SR控制器M216.7控制，從程序可以看出，只要M216.7的輸入端為1，輸出就一直保持為1，只有當(dāng)變頻器1運(yùn)行反饋或變頻器2運(yùn)行反饋為0時(shí)，才能將輸出復(fù)位為0。

而從圖2可以看出，當(dāng)起升運(yùn)行命令關(guān)斷后延時(shí)3秒，變頻器才停止運(yùn)行。綜上所述，當(dāng)起升手柄回零且電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入零速區(qū)間時(shí)，起升制動(dòng)器會(huì)關(guān)閉，但是此時(shí)起升變頻器還在運(yùn)行，只要起升手柄再次動(dòng)作，制動(dòng)器就會(huì)馬上打開。如果在起升運(yùn)行命令關(guān)斷后第三秒，由于變頻器跟PLC之間的傳輸有短暫的延時(shí)，存在變頻器已經(jīng)停止運(yùn)行而PLC接受到的是變頻器運(yùn)行信號(hào)的瞬間，此時(shí)如果湊巧起升手柄動(dòng)作，制動(dòng)器就會(huì)打開，就會(huì)出現(xiàn)起升失速的情況。

找到疑似的故障源后，我們又調(diào)出故障橋吊的制動(dòng)器動(dòng)作情況，發(fā)現(xiàn)正好在2分11秒的前一刻制動(dòng)器關(guān)閉，13秒的時(shí)候制動(dòng)器又打開，符合故障分析的故障發(fā)生現(xiàn)象。

3? 改進(jìn)措施

找到故障源后，我們組織技術(shù)人員對(duì)程序進(jìn)行以下優(yōu)化：

①修改制動(dòng)器打開的邏輯，只要起升運(yùn)行命令為零，制動(dòng)器立刻關(guān)斷，就算起升手柄重新動(dòng)作，且變頻器運(yùn)行條件滿足，也要延時(shí)1.7秒起升制動(dòng)器才會(huì)打開。修改后的邏輯見圖3。

②修改變頻器允許的條件，當(dāng)起升運(yùn)行命令關(guān)斷后延時(shí)10秒，變頻器才停止運(yùn)行，并且只要變頻器停止運(yùn)行，必須等1.7秒后才能重新運(yùn)行。修改后的動(dòng)作條件見圖4。

4? 結(jié)語

從這個(gè)故障可以看出，起重機(jī)的起升及俯仰機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器最好由變頻器控制，如果由PLC進(jìn)行控制則可能由于變頻器及PLC的掃描時(shí)間差異存在本文提及的安全隱患，必須完善PLC邏輯確保機(jī)構(gòu)正常動(dòng)作。兩臺(tái)岸橋的程序經(jīng)過優(yōu)化后，作業(yè)至今司機(jī)未再反饋過同樣的故障。

參考文獻(xiàn)：

[1]忻嘉霖.基于PLC的岸橋電控系統(tǒng)故障分析[J].電氣自動(dòng)化，2018，40（3）：88-99.