自动化岸边集装箱起重机调试过程与方法

自动化岸边集装箱起重机调试过程与方法摘要：自动化岸边集装箱起重机是自动化码头的核心设备，相比传统岸边集装 箱起重机，其具有更规范的调试过程和更高的调试要求。以厦门海天码头 QC11/QC12 岸边集装箱起重机为例，归纳了设备调试过程及其要点，总结了规范 的调试方法。关键词：自动化岸边集装箱起重机;调试过程;调试方法引言自动化岸边集装箱起重机是自动化码头的核心设备。与传统岸桥不同，自动 化岸桥需接收上层指令，根据指令状态执行作业流程。自动化岸桥能自动完成大 部分作业流程，操作者只需介入设备无法自动完成的部分。但在设备运行过程中， 任何不稳定因素都将打断指令的执行，增加额外处理时间，影响设备作业效率。 为此提高设备稳定性，减少额外处理时间，成为自动化码头设备管理核心问题。1 厦门海天码头 QC11/QC12 岸桥基本情况厦门海天码头项目岸桥机型种类多，其主流机型机械结构参数如下:主起升高度轨面上35m、轨面下-15m，前伸距52m，后伸距-41m,;主起升采用单吊具上 架。该项目岸桥电控系统底层采用ABB自动化STS的解决方案。该方案基于 Automation Builder+AC500+ACS880”平台，能清晰地分配各种任务，其中 Automation 承担系统化集成的控制流程，上层采用 ABB 设计的CMS（Cra neMa in te nan ceSystem，起重机维护系统）。岸桥采用单小车结构。主机构通过ELC电子防摇功能、小车AutoSkew防扭功 能稳定吊具。配备SPS （船型扫描系统），LPS （负载位置传感器），VAS（集装箱卡车引导 系统）检测目标位置与吊具位置，通过前大梁的倾转电机机构调整吊具位置，实现 陆侧自动抓放箱流程。CCR （中央控制室）配置H3C核心交换机，负责CMS （起重机维护系统），Profinet 1， Profibus2，Video 视频网络，Switch Management （交换机管理网络）,Voice System （网络语音系统）不同VLAN网络之间数据通讯；配置一台服务器，内装5个VMware系统处理远控工作数据；配置2套RCM （远程控制管理系统），处理远程控制台和集装箱岸桥的数据 交互；配置2台RCS （远程控制站点），实现对两台集装箱岸桥的远控控制和相互 控制切换，系统配置了 CIMS Portal（起重机信息维护系统软件），对桥吊使用过程 数据，效率，操作记录，故障历史记录进行分析记录。RCS配置6个液晶显示屏，远控操作员通过CCTV （视频控制系统）对集装箱 桥吊实现远程自动化控制操作。2 调试过程及其要点 厦门海天码头自动化岸桥调试过程包括调试前准备、基础功能调试、自动化 功能调试、联合调试、功能优化。2.1 调试前准备在设备各功能开始调试之前，主要有两部分工作需要完成:一是整机钢结构的 焊接、涂装及总装;二是整机机械、电气的排装，主要包括各个机构电机、制动器 排装，以及电子元器件、电缆的安装排布。在此过程中，施工方需严格按照设计 图纸施工;监理方需全程按照设计质量要求报验;用户方需积极参与项目的施工与报验，结合自身码头生产作业需求，及时提出相应的优化整改。2.2 基础功能调试 完成准备工作之后，便开始逐步送电调试各个基础功能，其大致过程如下:送 高压，测量相序; 下载项目程序，建立通讯;控制合，驱动器送电;自整定电机参数 超速测试，制动器力矩测试;液压站及制动器调试;穿钢丝绳;托架张紧、挂舱液压 站调试;主起升、小车、俯仰机构调试;吊具功能调试;主机构防摇、防扭功能调试; SPS、LPS、CCTV、VAS 通讯建立等。以上调试过程可根据实际情况做简单的调整。在基础功能调试的结束节点上，有2 个重点项目需要特别关注:功能试车和耐 久测试。功能试车的主要目的是检验设备基础功能是否齐全及各个功能是否能够 达到设计要求，并需在此过程中配上重载测试，验证设备机械强度是否合格;耐久 测试的主要目的是检验设备运行稳定性是否满足后续功能调试要求，此过程中设 备发生的故障极大可能是由于设计缺陷，需重点关注，全面分析故障原因，及时 整改。2.3 自动化功能调试 完成各个基础功能调试及相应测试之后，便开始设备的自动化功能调试， 其过程如下:CCTV，建议每个摄像头与AC500 PLC通讯；SPS，建立SPS与AC500PLC 通讯，对船舶上集装箱辨识；LPS,对吊具上光源辨识;VAS，对陆侧不同种类集装 箱卡车和20尺，40尺，45尺集装箱卡车辨识;防撞调试等,CCR中央控制室内， 安装服务器虚拟机系统；配置核心交换机网络机构，建立 RCM， RCS， CCTV， STS 服务器之间的网络通讯。在自动化功能调试的结束节点上，需要进行单机自动化 24h 的耐久效率测试。此测试过程中，其主要目的为检验单机设备与上层软件间 的指令交互、执行能力，以便加入后续的联调生产。2.4 联合调试联合调试过程为:由普通到特殊，循序渐进地进行作业流程测试及实船工况测 试，编写测试用例。主要目标是完善上层软件与单机设备的配合，应对实船作业 的复杂工况，实现实船作业能力。其核心要点在于紧靠生产，了解掌握岸桥业务 作业流程需求，完善设备作业工况应对能力。3 调试方法与实例3.1 变频器波形分析 以起升和起升电缆卷盘的控制为例做简单介绍。主起升有2套变频器和电机 （起升1 和起升2），起升1 的控制方式为速度控制，即速度给定与速度反馈比较。 起升2 的控制方式为力矩跟随，即跟随起升1 的力矩输出，以此达到起升1 和起 升的同步功能。在起升机构全速运行时，可通过拍摄变频器波形，参看速度给定 和反馈是否稳定匹配、力矩输出是否平稳等，以此判断机构全程机械方面是否有 额外不正常阻力因素。3.2 吊具姿态位置分析 在主机构吊具进行自动化抓放箱过程中，吊具的姿态位置检测精度非常重要， 高精度的吊具位置检测算法是实现高效率自动抓放箱的前提。下面以岸桥主吊具 的位置检测算法为例做简单分析。主吊具位置姿态通过ABB防摇系统的反馈值计 算得到，其反馈值包括X轴偏差（小车方向）、Y轴偏差（大车方向）及Z轴旋转角度 及其对应速度。由于反馈值存在波动，无法直接使用，因此需结合实际情况，对 其反馈数据进行相应处理，如滤波。除此之外，在计算吊具姿态位置时，还需要 考虑其位置反馈反光板的安装位置等。所以，在分析吊具姿态位置时，需综合考 虑众多要素，以达到理想效果。3.3 设备大数据 设备使用过程中无时无刻不在产生大量的数据，懂得收集设备数据，利用机 器学习、深度学习等数据分析算法对其进行挖掘分析，将获取额外的价值。通过 收集统计设备故障发生的类别及次数，以便集中精力分析故障频发的部位，高效 做出相应优化调整。结语 通过对厦门海天码头自动化岸桥设备调试过程进行分析，结合设备运行原理 作业工况、作业环境归纳调试要点，建立全流程的调试管理方案，从而提高设备 指令交互效率，充分发挥设备价值，便于日后设备调试过程的高效管理，提升自 动化码头环境的整体水平。参考文献 1罗勋杰自动化集装箱码头水平运输工艺系统及其对码头布局的影响J 集装箱化，2015(2):16-19.2 张竞.浅谈港口机电设备安装与调试应注意的问题J.装饰装修天 地， 2016， 23(2):412.3 刘晔.谈自动化集装箱码头】J.港工技术，2014(2):5-6.