自动门机

2024-05-12

自动门机（精选七篇）

自动门机篇1

由于门机本身高度和结构的限制,门机司机在作业时经常无法清楚观察到船舱内的情况,尤其是近年来船舶逐步向大型化发展,船舱内的作业情况更加复杂,司机作业难度也在逐步增大。到目前为止,解决这一问题的一贯方法就是在舱口设看钩手,由看钩手来观察船舱内的情况并通过手势指挥门机司机进行作业。此方法虽然简单易行、便于操作,但由于涉及到看钩手和门机司机之间的配合问题,司机对舱内环境很难有一个直观的印象,因此存在着一定的安全隐患。在这种情况下,寻求一种安全有效的作业辅助设施和监控方法就显得尤为重要。

摄像机系统作为一种视频监控方式,在吊车等装卸设备上用作安全生产工具由来已久,但码头环境比较恶劣,尤其是门机作业时震动剧烈,真正能够有效解决作业监控的方案并不多。近年来,随着摄像、计算机处理及图像显示水平的长足发展,实现早些年的构想在技术上已经成为可能。经过认真选型比较,我部与广州朗讯通科技有限公司合作开发门机作业摄像机自动稳定监控系统,取得了较好的效果。

1 技术原理及实现方法

一般情况下,安装在门机象鼻梁上的摄像机因为吊臂加速运动导致摄像机本身的变速而无法在监视器上看清拍摄的场景。依据门机象鼻梁运动情况的分析,设计了一套缓冲装置加在吊臂和摄像机之间来减小摄像机变速幅度以利于司机人员较好的观察到摄像机拍摄的画面。

(1)摄像机产生变速运动的主要原因。

因为门机吊臂比较长,刚性较差,在动力作用下运动时自身产生复杂的变速运动,摄像机直接经过刚性支架安装在吊臂上时,必定产生与吊臂支架相仿的复杂变速运动,大大超出摄像机的视频采样能力以及人眼视觉反映范围。因此,必须在摄像机与吊臂之间增加非刚性连接,稳定和隔离吊臂的复杂变速运动。力学原理如图1所示。

F1由吊臂动力产生,它使支撑面产生加速度。由于惯性作用,支架必定与支撑面产生夹角A。根据作用力关系得出:F3∝A,并且dv/dt F3(v为摄像机速度),所以dv/dt∝A。如果柔性支架长度和G确定,则A∝F1。另一方面,由于夹角A的产生,在F1消失后摄像机在G的作用下会出现单摆运动,此时若叠加F1产生的变速运动,则摄像机在这种系统中的变速运动也将很复杂。

(2)缓冲变速的解决方法。

使用阻尼系统代替柔性支架,根据上述分析,若摄像机重力以及支架结构一定时,有dv/dt=f(F1)。为此,增加一阻尼系统使摄像机加速度为:dv/dt=f2(f(F1))

(3)机械结构及控制原理。

本系统采用了新型稳定装置,此装置使用特殊定制的机械缓存材料以及经过巧妙设计将磁阻力与重力在单片机数控系统的控制下构成闭环系统从而实现自动稳定,将图像的抖动降至最低。机械结构描述如下:

①在一刚性主轴上构成防冲击轴承吊环,然后加工特殊的橡胶缓存系统以及磁阻器件构成的磁力阻尼系统。

②轴承吊环经过橡胶缓存系统连接一精密加工的万向磁阻力系统。

③使用由磁敏感器件构成的角度传感器。

主要设备规格型号如表1所示。

稳定装置控制电路原理图如图2所示。

系统控制技术原理如图3所示。

图3虚框内为重力反馈的机械闭环阻尼系统,它通过较为巧妙的机械设计以及磁阻力控制模式,令工作平台(包括摄像机)重力形成摄像机变速的有序抑制量,此方法大大降低控制难度以及成品成本。

2 系统的实际应用效果

我公司自2005年开始试用此系统,经过几年的探索和不断改进,使系统本身功能更加完善,在实际的生产应用中取得了良好的效果。

(1)此系统使用的各类技术在国内处于领先水平且充分考虑了港口作业环境,追求安装、维护的方便性。主要体现在:

①采用进口日夜低照度摄像机,即使在夜间仍能较清晰的看到货舱内的货物、车辆和人员。

②采用可伸缩镜头,15倍光学变焦,通过调节摄像机镜头远近开关,地面或船舱内不同距离不同范围的货物均能在显示屏上呈现较为清晰的图像,司机可以针对作业情况自行选择最合适视角范围。

③针对散货作业扬尘较大的特点,该系统的摄像装置采用全密封结构,适于扬尘较大的散货作业。且系统体积小,重量轻,整体结构简单,采用航空插座等模块化设计,便于日常维护。

(2)基本实现了全自动化控制。镜头自动对位,操作简便,便于司机人员随学随用。

3 结束语

该摄像机自动稳定监控系统运行状况良好,在门机作业中能够适时辅助司机对作业现场情况进行了解,弥补了单纯靠手势指挥时人员之间配合的不足,对我公司安全生产及提高作业效率提供了一条新的途径。

摘要：介绍了一种新型摄像机自动稳定监控系统在门座式起重机上的应用,阐明其作为一种全新的作业监控方式,在提高门机作业效率和作业安全性上具有的积极意义。

港口门机模拟装置的设计与应用篇2

港口门座起重机作为一种通用的港口起重机械,其较好的工作性能和独特的优越结构,在港口得到广泛的应用,随着变频器、PLC等新控制技术在门机上的应用,对维修工人的要求也越来越高。为适应港口快速发展的需要,我校决定为港电专业设计制作一台门机模拟装置,以方便学生快速掌握起重机械的结构和原理,并通过PLC和变频器的学习和实践,让学生掌握当前电气自动化控制的基本常识,提高动手能力,突出实践技能培养的职教理念。

1 门机模拟装置的构成和作用

该模拟装置以M10-33门机为设计参考原型,包括起升、变幅、旋转三大机构,考虑到是室内安装,所以没有设计行走机构。金属结构主要包括臂架、人字台、转台、固定门架、支腿等;驱动装置采用交流电动机,其控制系统参考目前国内港机系统技术最新、应用较广的控制系统,起升和变幅电机采用安川变频器进行调速控制,为了便于与变频控制对比,旋转机构采用常规调速控制,全机采用AB系列PLC进行控制,为了便于学习和实验,电气控制装置和被控制的机械装置各自独立安装。其整体电气控制系统原理图如图1所示。

模拟装置的机械结构部分,主要对学生起到感性认识的作用,通过三大机构的协调动作,来演示门机作业中的动作过程,并对实验过程中各项控制参数的调整起到直观反应,便于学生理解和掌握。

模拟装置的电气控制部分,主要是让学生理解PLC和变频控制的原理与特点,并进一步掌握PLC编程、PLC在线调试、变频器参数设定及调试等知识,通过理论和实践相结合的方法,提高学生的技能水平。

下面以起升变频器和PLC的选用为例,简述变频器和PLC在模拟装置中的选用。

2 起升变频器的选用

2.1 电机的选用

根据模拟装置的起升速度和重量,通过公式计算后得出电机选用的功率,电机的选用在这里不做具体陈述。

2.2 变频器的选用

变频器容量的选取仍以负载功率为依据,因电动机的容量是有等级的,所以选用的电动机往往具有一定的功率裕量,在变频器选用时无需重复放宽裕量,仅需验证其电流是否大于电动机电流即可。变频器容量计算公式如下:

式中:Mmin—电机起动过程中的最小转矩,NM

Mjmax—提升载荷所需最大额定转矩,NM

ICN—变频器额定输出电流,A

Ie—电动机额定电流,A

MCN—变频器额定转矩,NM

根据以往设备的使用经验,以及安川变频器在港口起重机械界的普遍应用,我们选用YASKAWA Varispeed—616G7A2P2型变频器。其标称输出功率为2.2KW,额定输出电流为4.5A。

3 PLC的选用

根据营口港务集团港机设备目前的使用情况,我们采用较为普遍的Rockwell公司的AB子公司生产的PLC。根据被控对象的I/O点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑,我们选用AB公司的SLC 500系列1747-L531型模块式PLC。该系列PLC具有高可靠性、丰富的指令集、易于掌握、操作便捷。

考虑到这套电控实训装置只是用于实训室内部的模拟实训,在电气控制方面不可能像港口码头现场门机的电气控制那样复杂,因而我们实际所使用的输入输出点数要比港口码头门机少。

3.1 起升机构系统控制要求

对门机起升控制系统的基本要求有:升降主令零位控制、升降主令上升控制、升降主令下降控制、升降主令一档控制、升降主令二档控制;上升限位控制、下降限位控制,以及电磁抱闸的延时控制和故障报警控制等。

3.2 确定起升控制系统的I/O点数并分配地址编号

根据以上分析,起升控制需7个输入点,6个输出点。输入端均为开关量信号,输出端均接继电器线圈。其地址分配如表1所示。

3.3 PLC配置及PLC外围接线图

三大机构共有21个输入点,14个输出点,所以输入模块选用两块1746-IV16模块;输出模块选用一块1746-OW16模块;CPU模块选用1747-L531模块;电源模块选用1746-P4模块。

整个PLC外围接线如图2所示。

3.4 起升机构梯形图的编写

根据起升电机要实现的控制要求,编写出对应的起升机构梯形图。限于版面所限,此处的PLC梯形图略去,读者如有需要,可来信索取。

4 结论

门机模拟装置投入培训以来,经过几个周期的实验实训,结果表明,该模拟装置控制系统较好地模拟了港口门机的吊钩工况和港务局门机平时培训环境,使学生不出校门就可以了解门机的结构、基本原理和工况,学到PLC梯形图的编写和变频器的调试,它的应用大大提高了学生的学习兴趣,使抽象的理论学习变得直观形象,便于学生快速提高知识水平,从而为将来进港工作时快速适应工作岗位打下坚实的基础。而我们培养的港口电气专业毕业生到就业岗位参加培训时果然熟练而高效,考核合格率高达100%,受到企业领导与工程技术人员的认可,充分体现了校企结合的办学方针,达到了职业学校为企业培养人才的目的。

参考文献

[1]孙琦.PLC变频器在门座起重机中的使用[J].中国高新技术企业,2008,(22):117,125.

[2]路野,周朝晖.基于PLC和变频调速的恒压供水系统设计[J].计算机与数字工程,2009,(01):162-164.

[3]徐如敬.PLC和变频器在中央空调系统中的节能应用[J].电气技术,2009,(01):34-37.

[4]王梅生,许长山.变频器在起重机起升机构中的应用[J].港口装卸,1998,(02):3-25.

[5]日本YASKAWA株式会社安川电机,Varispeed G7使用说明书(型号:CIMR-G7A)2004,07.

自动门机篇3

东营港项目新建引桥工程上部结构为50m跨径的T形简支梁桥, 其中44m T梁5榀、47m T梁250榀, 47m T梁重量为196t。T梁采取预制后张法工艺进行施工, 由于预制场地空间限制, 我们的预制场规划为东、西平行的两个区域。东、西两区纵向为正南正北, 横向并列布置, 两区横向宽度为60m。T梁预制台座沿两区横向布置。两个场地预制的T梁需要转运到指定的存梁区, 以便起重船起吊。为了满足T梁转运需要, 我们选择了起重能力为220t的门机, 我们在两区分别安装了纵向轨道, 同时我们在预制场两区间还安装了横向轨道, 门机可通过转向实现横向平移, 在两区之间轮换使用。

2 220t门机简介

2.1 性能及主要构件介绍

这台门机主梁采用Q235成形钢板与工字钢组焊接而成。该门机主要由吊梁行车、主横梁总成、托架总成、支腿总成、大车走行总成、电器设备等组成。该门机易于拆装、运输, 转移工地方便, 经济性好, 广泛用于流动作业的工程施工, 具有安全、稳定的特点。并适宜旱桥、低桥墩、宽桥面、桥下制梁工况的时作业和架梁作业。1) 横梁构件。a.A字形横梁:由型钢组焊成A字形截面的空间结构件。b.专用构件:连接销轴、端部横联架、固定螺栓等。c.该机配置两根主横梁, 左、右横联各一套, 用于连接主横梁, 以保证起重机的横向稳定性, 前、后横联用型钢制成, 销轴连接, 安装方便, 三角桁架由销轴组装成整体, 主横梁是门式起重机的主要承力件。2) 托架总成。每台门式起重机配置四根托架总成, 用以承托主横梁, 以满足主横梁与支腿连接的稳定性, 托架总成由板焊成箱体, 由螺栓或销轴与支腿总成联接。3) 支腿总成。由无缝钢管 (板拼) 制成, 用以承托主横梁与大车走行总成连接的支撑杆件, 受压杆件。

2.2 大车走行总成

大车走行总成由槽钢板拼而成配备主、从动轮组, 主动轮组由制动电动机、减速机、圆柱踏面双轮缘轮组、车轮轴、轴承座等组成。从动轮组由圆柱踏面车轮、轴承座、车轮轴等组成。用以整机纵移行走机构。大车传动机构是由绕线或锥形制动器电动机, 蜗轮减速器和一般开式齿轮组成, 通过调整减速器的传动比, 使大车得到0~10m/min的速度。

2.3 轨道基础、垫层及轨道

轨道基础为钢筋混凝土基础, 基础深0.8m宽1m, 纵横向钢筋采用二级螺纹钢, 纵向主筋直径16mm、间距100mm, 横向箍筋直径12mm、间距150mm。垫层采用C40混凝土浇筑而成, 垫层收面需精细化处理, 以确保大车轨道基准面坡度<1%, 轨面高低差不大于2mm, 横向错位不大于1mm。

3 220t门机平移工艺

220t门机经过厂家专业设计, 并通过了山东省东营市特检所全方位的检验, 各工况下受力均满足要求。

3.1 门机平移前的准备工作

1) 准备器具。轨道活动节, 轨道夹板, 轨道夹板用高强度螺栓, 50t千斤顶, 千斤顶底座, 工具。2) 门机平移前要先做好平移轨道, 对轨道垫层的强度要求与门机正常工作时轨道垫层的强度要求相同。轨道垫层必须使用8~12的螺纹钢来扎底模, 然后使用C40的混凝土进行浇筑, 轨道间距为门机单侧支撑腿两行走轮的轴心距, 即6.9m。“十字交叉轨道”。3) 门机平移时需准备4个50t的千斤顶, 用来辅助支撑。并且需采购或者焊做一个千斤顶的底座, 用来支持千斤顶, 还需准备一套扳手等工具。底座材料选用45#钢, 底座上下都要求做到绝对水平, 底座高度依据现场实际情况而定, 本项目部使用的底座高度为35cm。底座是用来支撑50t千斤顶的, 所以底座面板的材质要求很高, 底座面板也要求绝对水平。

3.2 门机平移原理

在整台门机空载情况下用四台50t千斤顶依次顶起大车走行梁, 依次旋转4个行走轮组90°, 然后收起油缸, 行走轮组垂直落在十字轨道上, 最后横向行走。

4 220t门式起重机试车

4.1 无负荷试车

1) 经过上述检查, 全机均已正常后, 无卡死现象, 便可进行无负荷试车。2) 起重行车试车:空载吊重行车沿轨道车来回运行三次, 此时车轮不应有明显的打滑, 车轮应制动平稳可靠。3) 空钩升降:使空钩上升下降各三次, 起升限位应准确。4) 大车行走:将吊重行车停于主横梁根部, 使大车沿纵向轨道全长慢速行走两次, 以验证轨道。然后以额定速度往返行走三次, 检查运行机构之工作质量。启动和制动时, 车轮不应打滑, 运行平稳。

4.2 负载试车

无负载试车情况正常后, 才允许进行负载试车, 负载试车分静载试车和动载试车两种。

1) 负载试车的技术要求。a.制动器动作灵活、减速器无噪音, 工作可靠。b.各机械动作平稳, 无激烈振动和冲击。2) 静负载试车。吊重行车起升额定负载, 于主横梁上往返几次以后, 将吊重行车开到跨中, 将重物升到一定高度 (离地面约100mm) , 静置10min, 此时测量主梁下挠度。如此连续试验三次, 且第三次卸掉负荷后, 主梁不得有残余变形, 每次试验时间不得少于10min。于上述试验后, 可作超额定负荷的20%试车, 方法和要求同上。3) 动负荷试车。静负载试车合格后, 方可进行动负载试车。吊重行车提升额定负载做反复起升和下降制动试车, 然后开动满载吊重行车沿工钢轨道来回行走3~5次。最后将满载吊重行车开到门架根部, 让起重机以额定速度与大车轨道往返2~3次, 并反复制动和启动。此时机构的制动器、限位开关、电气操作应可靠, 准确和灵活, 车轮不打滑, 机架振动正常, 机构运转平稳, 卸载后机构和机架无残余变形。上述试车结果良好, 可做超负荷10%的试验, 试验项目和要求与上述相同。各项试验合格后, 才可交付使用。

5 结语

本文主要对门式起重机在特殊预制场地的横向平移做了简单的分析和描述。门式起重机在预制厂施工中普遍运用, 对大型预制厂受场地限制时, 门机横移对施工进度和成本控制可以起到很大的作用, 东营港的220吨门机横移可以为类似工程提供借鉴。

参考文献

[1]起重机设计手册.中国铁道出版社, 1998.

[2]机械设计手册.机械工业出版社, 1992.

自动门机篇4

关键词：传感器,智能化,监测

目前,起重机械金属结构的检测常采用关键构件受力点的应变测试方法。其中基于电阻应变片的应变电测法是起重机械最为常用。这种方式的主要缺陷包括:检测时间长、劳动强度大、检测干扰大、检测结果只能反映测试时刻的应变变化信息,无法提供实时状态,不能应对结构突发事故。本文结合智能传感器技术开发一套起重机械专用的结构和运行安全监测方案。实现服役大型港机的结构检测/监测的智能化、常态化、实时化。实现结构的在线安全评价,实现主要构件的远程振动监测或检测,及时发现设备故障,实时报警。

大型港口起重机械结构的远程检测需要解决一系列问题,包括:①自重应力导入及零点漂移修正方法;②温度对结构的影响;③智能静/动载检测的实现;④基于监测/检测结果的结构安全评估方法等。

1自重应力计算及零点漂移修正

由于静/动态应变仪的工作原理,应变测试时,首先需要找到一个零点位置,一定工况下(如最小幅度,空载,臂架与大车方向平行等)对各测点清零,然后测试,所测得的结果均为零点的相对值。因此首先要获取清零条件下的各构件测点处的自重应力。对于服役的大型起重机,如使用单位不能提供测点位置的自重应力,则需要通过对机器进行有限元建模获取。有限元模型建立可根据机械设计图纸或通过人工测量构件的板厚、连接方式等建模估算。[1]

本系统使用的ANSYS有限元分析包括结构静力分析。步骤包括:首先创建有限元分析模型,根据测点所在的部位,分别建立各部件的有限元模型。可直接在ansys中创建模型,也可先使用CAD、Pro/E、UG等建模然后导入ansys。然后定义材料属性,划分单元网格。接着施加载荷(自重载荷等)及载荷选项、设定约束条件,然后求解。最后提取某关键点某工况下的应力值。通过系统软件设置,可以获取不同幅度下的各节点所在位置的自重应力。图1为臂架系统某幅度的计算模型。图2为系统根据设置的参数读取的自重应力。

对于长时间的应变监测而言,由于各种因素的共同作用,起重机在回到零点位置时,数值不再是理想的“0”,而是会出现偏差。需要对这个偏差进行监测,在考虑了温度对结构影响后,当这个偏差值大于设定的阈值时,需要进行修正。

我们通过对固定条件下(载荷为空载,臂架方向和大车行走方向平行,摆角零度)任意零点位置测试结果变化(考虑了温度对结构的影响之后),判断零点的漂移程度及是否需要修正。系统定期检索数据库中的符合固定条件的最后一次数据,通过将该数据的值与前期计算的值进行比较,判断是否需要进行零点修正。

2温度对结构的影响

大型起重机械通常都在户外工作,环境的温度从零下二、三十多度到零上三、四十度。如此大的温差将对大型起重机械的结构应力产生明显影响。实际的测试结果需要考虑获得监测数据时和调零时的温差对结构的影响,并对测试结果进行补偿。温度场的影响,在起重机设计规范中很少考虑。本系统通过建立有限元模型,施加不同的温度场,获取理论的影响数值。

首先创建热分析有限元分析模型,根据测点所在的部位,分别建立各部件的有限元模型。然后定义材料属性,划分单元网格。接着施加载荷(温度载荷)及载荷选项、设定约束条件,然后求解。后处理:查看计算结果,提取某关键点某工况下的应力值。[2]

3智能静/动载检测的实现

监测系统能够实现运行状态的实时监测。但根据需要,如国家标准要求或与其它检测结果比较的要求,大型港口起重机械需要完成标准动作的静/动载检测。为适应需求,并尽可能减少是设备管理人员的参与,本系统设计了智能的静/动载检测。主要内容包括:

①标准静/动载动作的制定

标准静/动载动作是指按照标准或习惯指定的工况下的静/动载测试。

②现场触发与自动识别

检测人员在测试前,首先将起重机械位于清零位置。然后触发系统开始检测任务(此时监测工作仍在进行)。

4结构安全评价

根据历史静/动载测试结果,在相同工况下,每个测点分别作时间——应力曲线图,根据各个测点应力值的变化情况,分析各测点部位劣化趋势,进而推算整体结构的劣化趋势。在名义应力法的基础上,系统采用在线评估的方法进行估算疲劳寿命的步骤如图4所示,其步骤为:

①选择时间和样本:通过查看历史数据,选择常用工作载荷和循环周期次数,确定样本。

②根据服务器接收的应力监测数据(加上自重),用雨流计数法统计出样本应力时间历程中包括的应力循环数并拟合出其统计分布规律,确定各监测点的载荷谱。

③根据材料的不同,选择S-N曲线。

④损伤计算。按照步骤2计算的载荷谱和相应的疲劳寿命曲线,计算各级载荷的损伤值,以Miner线性累计损伤理论计算综合载荷造成的总损伤值。

⑤估算剩余寿命。由累积损伤值的倒数可以算出总循环次数,将总循环次数减去已实际使用的循环次数,即可得剩余循环次数。

本文结合智能传感器技术开发一套起重机械专用的结构和运行安全监测方案。实现服役大型港机的结构检测/监测的智能化、常态化、实时化。实现结构的在线安全评价,实现主要构件的远程振动监测或检测,及时发现设备故障,实时报警。总的来讲,本项目的研究工作达到了预期效果。在项目组成员的共同努力下形成了应用成果。今后,随着我国经济水平的提高和大型起重机械安全监控管理要求的提高,本项目的成果还将在我国大型起重机械的安全保障中发挥更大的作用。

参考文献

[1]刘志平,万当.港口机械金属结构无线应力检测系统研究[J]武汉理工大学学报,2010,6,(34):1206-1208.

门机变频器故障原因分析和处理对策篇5

关键词：门机,变频器,故障原因,处理对策

随着现代控制技术的发展, 变频器不断出现并应用到港口设备上来。我们公司是个有40年历史的老港区, 共有门机20台, 其中8台是新门机, 其行走、起升、旋转、变幅机构全采用变频调速方式控制, 12台旧门机中有10台已对稳定性要求较高的变幅机构采用了变频调速技术, 使设备性能有了大幅度提高, 设备故障有了明显降低, 对我公司的生产作业起了有力的保障作用。新技术的引入虽然简化了控制线路和日常维护工作, 但却增加了设备维护的技术含量, 因此, 维修人员必须对变频器的基本构成与功能有一定了解, 才能对故障进行分析和处理。

1 变频器的基本构成与功能 (如图1)

1.1 主回路

给异步电动机提供调频调压电源的电力变换部分, 称为主回路。

1.1.1 整流器

把工频电源变换为直流电源, 电功率的传送不可逆。

1.1.2 滤波器

在整流器整流后的直流电压中, 含有脉动电压, 此外, 逆变器回路产生的脉动电流也使直流电压波动。为了抑制这些电压波动采用直流电机器和电容器吸收脉动电压 (电流) 。

1.1.3 逆变器

逆变器的作用是在所确定的时间里有规则地使六个功率开关器件导通、关断, 从而将直流功率变换为所需电压和频率的交流输出功率。

1.1.4 制动单元

异步电机在再生制动区域运行时, 再生能量首先储存于储能电力电容器中, 使直流电压升高。对起重机机械系统惯量所积蓄的能量比电容器能储存的能量大, 并且需要快速制动, 必须用可逆变流器把再生能量反馈到电网侧, 这样节能效果更好, 或设置制动单元, 把多余再生功率消耗掉, 以免直流回路电压的上升超过限值。

1.2 控制回路

1.2.1 运算回路

将外部的转速、转矩等指令同检测回路的电流、电压信号进行比较运算, 决定变频器的输出电压、频率。

1.2.2 电压/电流检测回路

检测主回路电压、电流等。

1.2.3 驱动回路

驱动主回路功率开关器件, 使之导通、关断。

1.2.4 转速检测回路

检测速度信号送入运算回路。

1.3 保护回路

保护回路可分为变频器保护和异步电机的保护。

1.3.1 变频器的保护

(1) 过电流保护。

由于变频器负载侧短路等原因, 流过变频器元件的电流达到异常值时, 立即停止工作。

(2) 过载保护。

变频器电流超过一定值, 且连继流通超过规定时间, 停止工作。

(3) 再生过电压保护。

采用变频器使电机快速减速时, 由于再生功率引起直流电路电压升高超过允许值时, 停止运行。

(4) 瞬时掉电保护。

(5) 对地过电流保护。

(6) 冷却风机异常。

1.3.2 异步电机的保护

(1) 过载保护。

(2) 超速保护。

变频器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时, 停止运行。

2 常见故障原因分析及处理对策如表1

3 维修注意事项

(1) 所有维修工作必须在输入侧空开OFF, 且充电指示灯灭后进行。

(2) IGBT门极开路条件下, 不允许主回路通电。

(3) 所有电解电容 (包括主控板、驱动板) 、冷却风机, 应按照使用说明书。

(4) 由于INV载波频率高, 空间电场强, 应定期对主控板、驱动板除尘。

(5) RTG行走震动大, 应定期紧固螺丝。

(6) 在空载条件下, 对5档速度下的电流、电压、频率, 在加速、恒速、减速制动时进行记录。定期检查, 维修后进行比较, 若偏差大于2 0﹪则应查找原因或同厂家联系。参数监测可用手操器或机上表头。

4 结语

变频器是在电力电子器件、大规模集成电路及现代控制理论获得发展的基础上出现的一种交流调速装置。通常情况下, 变频器作为智能类的电气设备, 它具有一定的自我检测诊断功能, 当检测到故障时, 在其人机对话的操作上将显示故障内容。因此, 对变频器的维护和管理, 尤其是对操作、维修人员的培训应不断加强。

变频器有功率管、IC、电容、电阻、继电器、风扇组成, 这些零件在正常使用环境中应用年限超过后也会发生特性变化和异常动作。因此日常保养及零件备件也是必要的。

参考文献

[1]黎明森, 黄有方.现代港口电气自动化工程技术手册[M].北京:人民交通出版社, 2005, 7.

自动门机篇6

目前在港口综合信息平台建设过程中,设备运行和管理的远程或网络化监控和管理基本已经实现。但设备操作和机务管理等的信息管理水平仍有待提高,其主要原因是港口的货品种类繁多、工艺流程不同且复杂,管理没有统一的规范和流程。武汉理工大学为广东某港研制的门机作业司机操作记录终端可以实现散货门机操作信息的数据库管理、统计分析和报表等功能[1,6]。由于门机位于港口环境恶劣的现场作业区,距离后场管理区较远,而且随着装卸调度要求,需要根据船舶停靠泊位进行移机。门机作业过程中司机操作记录终端记录的实时数据只能通过IC卡的方式人工转储到中心控制室或管理部门,不能实现管理中心的实时统计分析。

无线数传电台作为一种最简捷的通信方式,由于连通方便,数据传输简捷、可靠,适合于工作在恶劣环境,在工业控制领域的应用已经十分广泛,尤其是测绘专业和电力系统。本文提出采用无线数传电台的通信方式,实现港口散货码头的门机作业过程中司机操作数据的实时通信,设计和实现了一套无线局域网数据传输系统。此方式相对于架设专用电缆或光缆、租用电信专线等,具有造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单等优点,经试验证明是可行的。

1 系统硬件设计

1.1 无线数传电台

超短波无线数传电台简称数传电台,是指采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输电台。其主要功能是利用现有的超短波无线信道实现远程数据传输。可以提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输,具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点,适合点多而分散、地理环境复杂等场合的应用。其系统结构如图1所示:

1.2 网络结构

网络结构应根据系统覆盖的范围、站点分布位置、站点数量和地形条件等因素决定[2]。考虑到本系统应用的港区作业现场地形和站点数量要求,本文采用中心站对各用户站(或称从站)直通星形网络结构。各从机安装于作业现场的门机上,主机位于后场的管理区的机械队。为了便于维护,主站和从站均选用相同频段的数传电台。

数传电台系统选择深圳科易连通讯有限公司生产的无线数据收发模块KYL-320H。其主要性能如下:

载波频率:433 MHz,450 MHz,868 MHz,915MHz等ISM频点;

传输速率:1200、2400、4800、9600、19200、38400bps;

数据格式:8N1/8E1/8O1(也可提供其它格式,如9位数据位);

工作温度:-40℃~+80℃(工业级);

KYL-320H模块采用半双工通讯方式,能方便的为用户提供双向的数据传输。组网的重点在于实现中心站和从站都可以发送和接受,并且相互之间协调有序,不会产生干扰和冲突。由于现场从站数目较多,且从站和中心站均选用同一个频段,因此在组网的时候必须考虑到从站之间数据传输的干扰。在下位机中通过门机有新的作业量的时候开启接收中断来减少从站之间数据传输的干扰。

无线链路是在中心站和从站之间自动建立的,由于所有的从站共用一个频段,即所有的从站共享一条链路。必须采用多址分配方式实现信道的接入分配,将共享的链路分割为相互独立的子信道。目前实现信道的接入分配的多址分配方式主要有三种:频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)、码分多址接入(CDMA)。

FDMA是在频域上把给定的频段分割成若干个子频段,每个频段表示一个子信道,不同信道在频率轴上是不重叠的;TDMA是在时域上划分信道,每个子信道使用不同的时隙,虽然不同子信道在时问轴上互不重叠,但在频率轴上可能重叠,它将每个传送周期分为多个时隙,每个传送周期由一个帧同步头开始,把每个时隙分配个各个网络节点使用。各个网络节点以帧同步到达为计时起点,计算发射延时,延时至本节点发射时间时,发射自己的数据包。为了避免不同传输时延造成的码元重叠,一般帧间留有一段保护时间;与频分和时分复用相比,CDMA既不在频域上也不在时域上划分子信道,而是在伪随机码上区分各子信道。选择一组适当的伪随机码,使其相干特性具有良好的正交性,就可用一条伪码来代表一个子信道,这些子信道在频域上和时域上都可能是重叠的[3,4]。

TDMA作为频率资源占用少,抗干扰性较好的组网通信技术,为采用数传电台无线组网实现作业数据传输的较好的选择,同时由于现场作业的门机具有不确定性(即从站的数目不确定)采用轮询的方式实现时分工作模式。

1.3 门机作业操作远程监控系统硬件构成

系统的中心站和从站的构成如图3所示。

门机作业过程中实现操作记录、显示、通信等的主控芯片选择Cygnal出的一种混合信号系统级单片机C8051F020。其片内含CIP-51的CPU内核,它的指令系统与MCS-51完全兼容,含有64k B片内Flash程序存储器,4352B的RAM、8个I/O端口共64根I/O口线、一个12位A/D转换器和一个8位A/D转换器以及一个双12位D/A转换器、2个比较器、5个16位通用定时器、5个捕捉/比较模块的可编程计数/定时器阵列、看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器等部分。且内部有一个全双工UART、SPI总线和SMBus/I2C总线。每种串行总线都完全用硬件实现,都能向CIP-51产生中断,因此很少需要CPU的干预。这些串行总线不“共享”定时器、中断或端口I/O,所以可以使用任何一个或全部同时使用。

从站中C8051F020与KYL-320H接口的采用串行总线UART。门机司机的作业数据通过RS232接口传给数传电台,数传电台的将接受到的作业数据传输给后场管理区的中心站(数传电台);中心站的数传电台通过RS232接口将数据传给上位机,由上位机通过数据库实现作业数据的保存、统计分析和网络发布。

1.4 数据包格式

系统传输的数据格式包括从机向中心机传输的数据格式和中心机向从机传输的数据格式。由于采用轮询,首先由中心机对从机发出轮询码,在轮询码中,中心机发送的数据格式为:开始符—从机地址—应答信号—校验码—结束符。其中开始符为所有数据包的开始。从机地址设置为即从站所安装的门机编号,与从机一一对应,如0X11代表17号门机。应答信号表示两种模式,一种模式是中心机轮询从机的模式,用0X00代表。另一种模式是表示中心机收到从机数据后对从机发送的应答信号。校验码是采用前三个字节求和获取校验码。系统所有数据包都以OXFF结束。

从机在收到中心机的轮询码之后与自己的从机地址(门机号)相比较,若匹配且自己又有新的作业数据,则发送作业数据,否则不做任何处理,等待上位机连续呼叫若干次后结束此从机的本轮轮询,接着轮询下一个下位机。直至所有下位机都轮询结束后接着进行下一轮的轮询。

从机发送的数据格式为:开始符—从机地址—LENGTH—data—校验码—结束符。其中开始符、从机地址、结束符的含义与中心机发送的数据含义和格式相同。校验码是由其前面的所有数据求和获得。其Data[……]为系统要传输的数据,其具体格式自行定义。Length定义了所要传输的数据的总的字节数(包括开始符和结束符)。

2 系统软件设计

系统软件包括下位机程序和上位机程序,在此给出程序流程图如图4、图5(上机表示门机司机开始作业时通过按键向下位机发出开始作业信号,下机表示门机司机作业结束后通过按键向下位机发出结束此次作业信号)

数传电台和上位机采用的数据接口为RS232串行口,所以上位机的编程要用到串口编程。MSComm(Microsoft Communications Control)是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的Active X控件用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法[5]。所以我们选用VC 6.0结合MSComm控件来实现无线收发模块和外部设备之间的接口程序编制。作业数据的存储通过SQL2008数据库来实现。具体设计内容和方法参见文献[6]。

3 结束语

本文所设计的基于无线数传电台的远程监控系统与原有的基于IC卡的人工转储系统进行了同步实验对比,实验结果显示:从无线数传电台实时获得的门机司机操作数据与司机通过IC卡专储到计算机的数据完全吻合。显然在港口复杂的现场作业环境采用无线数传电台来实现数据的实时传输是完全可行和有效的。通过本文的数传电台方法,实现门机司机作业数据的实时传输后,后场管理中心计算机通过网络配置进程和网络发布模块,可以实现数据网上发布和浏览,则可实现门机司机操作作业数据和门机运行电参量的监测和记录的分布式应用,建立港口的综合信息平台。

参考文献

[1]潘志伟.基于FPGA和单片机的门机抓斗作业实时监控系统[D].武汉:武汉理工大学硕士论文,2010.

[2]王彦波,察豪.CC1020的点对多点无线组网研究[J].单片机与嵌入式系统应用,2009(2):39-40,43.

[3]孙义明,杨丽萍.信息化战争中的战术数据链[M].北京:北京邮电大学出版社,2005:1-94.

[4]吴德伟,高晓光,等.战术数据链的建设与发展,数据链技术文集[J].火力与指挥控制,2004(1):10-13.

[5]龚建伟,熊光明.VisualC++/Turbo C串口通信编程实践.第一版[M].北京:电子工业出版社,2004.