岸桥机构电控系统应用

吕意

摘要

文章对岸桥电气控制系统的构成进行了阐述，主要包括：可编程控制器、驱动电路等硬件的选择；PLC编程的基本结构；介绍了 PLC与驱动程序的 PROFIBUS通信方式、驱动程序参数设定的一般过程等。通过本论文的研究，可以帮助我们更好地了解船舶在岸桥操纵中的作用。

关键词：岸桥；PLC；驱动器；配置；参数设置

Introduction to shore bridge electric control system

Abstracts

This paper introduces the composition of the electric control of shore bridge, including the hardware selection of PLC and actuator. The framework of LC procedures; PLC and drive PROFIBUS communication configuration method and drive parameter setting summary, etc. Through the introduction of this article, it is helpful for us to participate in the understanding of the bridge control system.

Keywords: shore bridge; PLC; Drive; Configuration; Parameter Settings

从1900年英国第一次采用集装箱作为交通工具，到现在，随着船舶工业和装卸机械的不断进步，它的高效率和高效率也越来越明显。根据数据显示，我国近年来的集装箱吞吐量从上世纪70年代初期的230000个标准箱，到了2017年，我国的集装箱吞吐量已经达到了2.28亿个标准箱。现在的货柜船，可以容纳一万个标箱。因此，对于装卸集装箱的起重机而言，传统的、低效率的装卸机械已经不能满足现代化的大型作业需要。提升其工作效率，已成为现代港口发展的必然趋势。

岸边桥式货柜吊车（简称“岸桥”）主要用于货柜码头上的货柜装卸作业。每台岸桥均配有一套专门用于集装箱装卸的吊车，该吊车由钢丝绳固定在运载工具的下方。岸桥有四大基本机制：

提升装置：利用绳索和吊架之间的皮带轮，使吊架作垂直的移位运动。

拉运装置：拉运货车往复运动，并推动其下部悬挂装置一同运动。

大、小机械装置：对岸桥整体进行左右的定位调节。

纵摇装置：使岸桥的前部主干升高，使其避开船舶。

1.岸桥电控系统的组成

对于岸桥的控制系统而言，它所要控制的目标是岸桥的提升、大车、小车、俯仰等四大机械的动作以及附属机械的动作，岸桥四大机械的动作是由驱动装置控制的，驱动装置包含了整流装置和逆变装置，在这些驱动装置中，提升、大车、小车、俯仰等动作是由一个驱动装置共同完成的，驱动装置的动作是由 PLC来完成的，它的动作是由 PLC来完成的，它的动作是用一种叫做 PROFIBUS的工业总线来完成的。此外，为了方便布线和降低成本，部分位置的信号采集将由远端 I/O站进行， PLC和 I/O站之间的信号传输也将由 PROFIBUS总线进行。

PLC控制系统以其可靠、方便的优点，代替了原有的继电控制系统，被用于货柜吊车上。与此同时，因为有了总线系统的发展， PLC所需要收集的各种开关，以及各种传感器信号都可以在远程 I/O站中进行，从而大大地减少了敷设电缆的成本。同时也减少了错误的查找时间。岸桥整体控制采用的是一种分布式总线，其中 PLC为主，远端 I/O站为从，另外，在S7-400 PLC上加装一块通讯卡后，还可充当从站，实现主、从站间的数据交互。

1.1岸桥电气控制系统的硬件构成

其中，以 S工 EMENS 57-400型 PLC为主控设备，以ET200型 PLC为远端模块。本系统采用 PROF工总线将 PLC主站与各个遥控模组和控制传输机构的执行机构连接起来。在此基础上，提出了一种基于可编程控制器的岸桥电控系统设计方案。

自从港口码头使用集装箱运输之后，

图1可编程控制器在岸桥电控系统中的应用

在图1中，最重要的部件是S7-400可编程控制器，该控制器具有两个 PROFIBUS，一条 PROFIBUS总线将所有的驱动装置（驱动装置包括整流器和逆变器）都连接在一起，这样就可以通过 PROFIBUS通信，将驱动装置的指令、工作状态的反馈以及其他的信息传递给其他的人。另外一条总线与各输入/输出远端台相连，实现了各个远程平台的信号收集和输出，节约了许多线路。PLC还具有一个以太网的接口，能够很容易地和电脑相连，因此，工程师们就可以利用电脑的人机交互功能，对岸桥进行监视，并且，这个电脑还能充当一个编程工具，对 PLC的硬件进行调整，对 PLC的编程语言进行修正。

1.2 岸桥电控系统的PLC程序

在S7-400PLC程序的实现过程中，它将一个被称作 SIMATIC MANAGER的软件用作了一个平台，来完成了硬件的配置与编程，其产生项目的架构结构具体见下表2：

图2  PLC项目的框架结构图

(1) PROJECT （Project）是 PLC工程的名字.

(2)“状态”可以被认为是 PLC的主终端。

(3) HARDWARE是指在程序中用来表示“HARDWARECONFIGURATION”的硬件结构，它包含了组件模式、总线种类、总线率、输入输出（I/O）的地址指派等信息。

(4) PROGRAM包含了所有的编程所需的内容，例如： SYMBOL表格，这是一个用于确定 I/O变量，中间变量等的变量表格。

(5)在 SOURCE环境下，能够产生源码，通过对源码进行修改，能够产生特定的程序模块。

(6)块是具有以下类型的程序的主要部件：

1) OB （ORGNIZEBLOCK）被称作组织块（organization block)，它是某些重要的程序块（progressive blocks)，例如，通常将OB1作为主要程序的循环块、OB35作为生成时间中断的程序块、 OB 82作为错误处理器（fault processing blocksive）等作为使用。

2) FUNCTION （FUNCTION）被称作函数，它的功能类似于电脑语言的子程式，可能是一个短程式，也可能是一个很大的程式。

3) SFC （SYSTEM FUNCTION）用于一些特定的应用.

4) FB （FUNCTIONBLOCK）又称为一个功能模块，与 FC的区别在于 FB有一个后台数据模块 DB，一个数据模块 DB与一个 FB相匹配， FB可以储存参数，资料，而且在停电时也不会遗失

5) SFB （FUCTIONBLOCK SFB）是用于本制度的一个 FB。

2.PLC系统的PROFIBUS数据接收与传送

PLC的 PROFIBUS数据的采集与传输是由 PLC程序中的“硬件配置”完成。相应于具体的硬件系统，“硬件配置”也是 PLC的编程语言，它包含了 PLC的主站、 I/O从站、驱动从站等，并定义了 PROFIBUS的站点地址、 I/O地址等信息，只有当 PROFIBUS通信时，使从台的资料可以被主台以设定的位址读出。从图3可以看出：在2个 PROFIBUS总线中，10个远端 I/O从台被连接到 PROFIBUS (1),6个驱动程序从台被连接到 PROFIBUS (2）。

图3在 PROFIBUS总线中的一个从台

如在图4和5中所示，确定了为远程ET200 I/O站ERM1和倒相器从站 TBINV分配 I/O地址。。

图4：ET200远端台输入/输出的地址配置

图5驱动程序的输入输出地址，特性设定

3.驱动器的PROFIBUS数据接收与传送

以下，我们以一个逆变器为例，来说明驱动程序的信息的接受和发送，就像在图6中所示，逆变器接收 PROFIBUS传递的16个字（word）。。

图6  控制字1

图7  控制字2

如上图6、图7中所示，是逆变器控制字的各个控制 bit, PLC程序可以利用 PROFIBUS通信对这些 bit进行控制，进而控制驱动器运行。比如，将控制字1的比特3设为1，则可以开始逆变器的工作，或者将控制字2的比特18设为1，然后可以对电动机进行参数切换。反相器在通过 PROFIBUS进行的数据的接收以外，还能够进行 PROFIBUS的数据传输，并且在图8中，反相器传输由 PROFIBUS传送的16个字（WORD）。

图8  逆变器数据发送

通过 PROFIBUS，实现了对电压、电流等数据的实时传输，同时实现了对电压、电流等数据的实时传输和对数据的实时处理。

4.驱动器的参数设置

在启动之前，我们要先设定驱动程序中所需的几个关键参数，例如：

(1)驱动器的参量。例如，输入的电压等，如果换了控制盘，就需要重新设定设备编号和其他一些参数。

(2)控制方式（mode）参数。比如开闭环、有无编码器等等。

（3电机的参数。电动机的参数会被用来进行自动调整。

(4)通信参量。例如 PROFIBUS通信站点号码等等.词的参量。一种用于确定一个“”的控制者，例如从终端、面板或者经过 PROFIBUS通信的 PLC的控制。

图9所示为基础的参量目录。

图9 Primary Table

可以根据图10,11,12中所示的步骤来设定换流器的基本参数：

图10  参数设置

图11  参数设置2

图12  参数设置3

plc资料转移指示是应用在各程式组件间的资料转移，按其转移资料量的大小可划分成单一资料转移指示和分组转移指示。单一的资料传送指示一次传送一个资料，传送资料的种类被划分成字节传送、字传送、二字传送和实数传送四种。

在岸桥作业过程中，通过起吊机构和推车机构的作用，可以完成集装箱的升降、前进和后退。在岸桥运输过程中，有两个目标：一是货柜轮，二是货柜轮在岸桥下方。岸桥主要有两种操作方法：一是装卸，即从货轮上吊下集装箱，然后把它们运到货轮上；还有一种叫卸货，即把货柜从船舶上吊下来，再送到货柜车上。在对容器进行提、放时，用到的起重工具是一种对容器进行提、放的工具。在该挂件的四角部设有四把锁定器，该锁定器在挂件下方无容器悬挂时，将被开启；在吊车下方悬挂容器时，吊车是锁定的。

在 PLC的控制下，可以通过对这些基础参数的设置，来实现对逆变器驱动电动机的动作。岸桥电气控制系统的构成。

5.结语

荷兰鹿特丹的 ECT港口、德国的汉堡的 HALLA港口，都已经建成了自动化的港口，而上海港则是第一个建成了自动化的港口。所以，对于更高层次的电子控制技术的需求也随之被提到了议事日程上来，在未来的发展中，电子控制技术的研究将会是一项艰巨而又艰巨的任务。

参考文献：

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