防搖傳感器在自動(dòng)化橋吊上的應(yīng)用

許博　丁紹林　王程

隨著科技進(jìn)步和人工成本上升，越來(lái)越多的港口致力于發(fā)展自動(dòng)化碼頭。作為碼頭專業(yè)集裝箱裝卸設(shè)備，橋吊的自動(dòng)化運(yùn)行是碼頭實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的核心內(nèi)容之一，而解決吊具搖擺問(wèn)題又是橋吊自動(dòng)化運(yùn)行的根本保障。自動(dòng)化橋吊吊具防搖指吊具在1.5個(gè)搖擺周期內(nèi)的搖擺幅度不超過(guò)50 mm，要求小車和起升機(jī)構(gòu)沿規(guī)劃路徑安全、平穩(wěn)、高速、精準(zhǔn)地移動(dòng)至目標(biāo)位置，并且定位誤差不超過(guò)30 mm。在傳統(tǒng)的人工操控小車和吊具運(yùn)行的模式下，操作人員需要根據(jù)吊具擺動(dòng)預(yù)期提前移動(dòng)小車實(shí)現(xiàn)吊具運(yùn)行穩(wěn)定性，一般在小車到達(dá)目標(biāo)位置后才實(shí)施找鉤操作;而自動(dòng)化橋吊小車根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)算的擺幅角度，通過(guò)PID控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)糾正小車運(yùn)行速度、加速度和減速度。本文介紹法國(guó)ARCK TS20防搖傳感器在自動(dòng)化橋吊上的應(yīng)用情況。

1 自動(dòng)化橋吊吊具防搖系統(tǒng)原理

電子防搖指利用各種檢測(cè)元件和傳感器，將檢測(cè)到的信息傳送至系統(tǒng)控制端，經(jīng)內(nèi)部控制軟件處理后，將最優(yōu)的控制參數(shù)傳送至小車調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)小車速度實(shí)現(xiàn)對(duì)小車運(yùn)行的控制，從而減小吊具擺幅。與機(jī)械防搖相比，電子防搖不僅具有防搖時(shí)間短、附加設(shè)備少和額外質(zhì)量基本不變的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠彌補(bǔ)機(jī)械防搖無(wú)法將小車運(yùn)行與吊具控制相融合的缺點(diǎn)。自動(dòng)化橋吊防搖系統(tǒng)硬件裝置包括小車架下方的防搖傳感器和吊具上架上的防搖反射板。防搖傳感器工作原理如下：防搖反射板作為發(fā)射端，向防搖傳感器接收端發(fā)送信號(hào);信號(hào)經(jīng)傳感器處理后，由傳感器將計(jì)算后的吊具擺動(dòng)角度和反射板狀態(tài)信息發(fā)送至可編程邏輯控制器。

2 自動(dòng)化橋吊吊具防搖系統(tǒng)選型與安裝

自動(dòng)化橋吊常規(guī)吊具防搖系統(tǒng)采用“1+1”模式，即1個(gè)防搖傳感器加1塊反射板，并且出于節(jié)省成本等原因，采用TS19傳感器，只能識(shí)別1塊防搖反射板。部分自動(dòng)化橋吊吊具防搖系統(tǒng)采用可識(shí)別多塊反射板的TS20系列傳感器，以便通過(guò)反射板的相對(duì)位置計(jì)算吊具旋轉(zhuǎn)角度，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)吊具防搖和防扭功能。本文分析的自動(dòng)化橋吊吊具防搖系統(tǒng)采用“2+2”模式，其結(jié)構(gòu)部件及數(shù)量見表1。

橋吊吊具防搖傳感器和反射板安裝位置如圖1所示。防搖傳感器和反射板需要提供電源回路和通信回路。傳感器和反射板本身可以提供230 V和 110 V交流電源，一般選擇使用230 V交流電源，且內(nèi)部均配有電源保險(xiǎn)裝置。傳感器采用DP通信;因此，有1個(gè)傳感器不能使用內(nèi)部默認(rèn)地址，需要更改其內(nèi)部DP地址，建議更改為16。由于1個(gè)傳感器需要識(shí)別2塊反射板，用連接電纜將2塊反射板連接起來(lái)，從而將2塊反射板設(shè)置為主從關(guān)系。

3 自動(dòng)化橋吊吊具防搖系統(tǒng)典型故障及

解決方法

橋吊吊具防搖系統(tǒng)傳感器和反射板將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至主可編程邏輯控制器作為分析計(jì)算的重要依據(jù)。在實(shí)際運(yùn)行中，如果起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)顯示傳感器或反射板1/2通信故障，就會(huì)直接導(dǎo)致小車和吊具自動(dòng)運(yùn)行失敗。橋吊吊具防搖系統(tǒng)典型故障原因及相應(yīng)解決方法如下。

（1）反射板上有積塵或油泥，造成接收和反射信號(hào)衰減率較大，從而影響數(shù)據(jù)傳輸。解決方法是：定期清潔反射板表面（見圖2），使反射板保持良好的反射效果。

（2）惡劣天氣（如大雪、大霧、暴雨等）影響信號(hào)反射穩(wěn)定性，造成傳感器和反射板通信故障。解決方法是：在惡劣天氣下，用數(shù)據(jù)線將反射板與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)事先安裝的軟件程序增加反射板的信號(hào)接收和反射功率，提高其抗干擾能力。

（3）吊具上架在吊具著箱時(shí)受到?jīng)_擊，長(zhǎng)期震動(dòng)導(dǎo)致接線箱內(nèi)插在端子排上的電源線和信號(hào)線的線芯根部因受力而斷開，從而影響反射板工作。解決方法是：定期檢查接線箱內(nèi)部端子接線以及小車架上傳感器接線和DP通信站點(diǎn)（見圖3），若發(fā)現(xiàn)線芯斷開，及時(shí)更換新的電源線或信號(hào)線。

4 結(jié)束語(yǔ)

ARCK防搖傳感器和反射板能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確地向橋吊吊具主控程序中的防搖系統(tǒng)提供計(jì)算數(shù)據(jù)，具有反應(yīng)速度快、刷新頻率高、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)港口惡劣的作業(yè)環(huán)境，從而為自動(dòng)化橋吊穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2022-07-05）