浅谈自动化控制在桥式抓斗卸船机上的应用
[抓斗,智能控制,技术]智能控制技术在抓斗起重机上的应用
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智能控制技术在抓斗起重机上的应用【摘要】随着社会主义市场经济改革体制的不断深化，促进了我国造船事业、港口货运事业等领域的发展，而抓斗起重机作为常用的起重机械设备，在控制系统上应用智能控制技术，尤其是PLC技术和变频调速技术在抓斗起重机上的应用，使抓斗起重机在作业过程中产生的故障率及维修率得到有效的降低，从而促进了抓斗起重机作业效率的有效提高，使抓斗起重机的智能化和自动化得到更好的实现，确保了抓斗起重机运行的节能性、可靠性和安全性。
【关键词】智能控制技术；抓斗起重机；变频器；电气自动化随着时代和社会经济的快速发展，促进了我国各个领域的发展速度，尤其是在码头、港口、矿业等行业的生产过程中，经常需要采用到抓斗起重机等起重机械设备，尤其是具有大吨位的造船门式起重机在码头、港口中进行安装作业。
但是在抓斗起重机上具有的传统电气控制系统耗能大、故障发生率高，导致事故频发，因此，在抓斗起重机上应用智能控制技术，能够使抓斗起重机系统在优化之后促进系统具有更高的稳定性和安全性，尤其是PLC技术和变频调速技术在抓斗起重机上的应用，具有更高的节能性和可靠性。
1.智能控制技术的主要内容1.1变频调速技术变频调速技术指的是对供电的电源频率经由变频器进行有效改变，使电机产生的回转速得到合理的调节，确保对转矩的功率和调速进行控制，以此来满足不同负荷承载所提出的要求。
由于变频调速技术在一定程度上具有高效率、高精度控制、高电机功率和在控制调速的范围上较宽，同时还能够使电能得到有效的节约，在起重机上的控制系统上得到广泛的应用。
PLC技术又称之为可编程控制器，其在功能上能够对逻辑进行重复的编写、编制和控制，在工业自动化控制中得到了广泛的应用。
具体的说，PLC技术主要包括了CPU（即中央处理单元）、输入输出接口、存储器和通讯接口等控制元件。
1.3其他技术在智能控制技术中除了包括变频调速技术、PLC技术之外，还包括了传感检测技术和现场总线控制技术等。
桥式抓斗卸船机自动作业功能
Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｅ ｎ
１ 引言
桥式抓斗卸船机是重要的港 口卸船 设备 ，它 主要用 于散料货物 的卸船作业。其工作原理 是通 过控制抓斗 的循环运动将散料货物从船舱 内转移 到输送 带上 ， 再由输送带传送 到指定 的堆放地点 。 一 台抓斗式卸船机包括 以下主要设备：抓斗提升 结构、抓斗 开闭机构 、小车行走机构、悬臂提升 机构 、大车行走机构和给料皮带机系统等 。 卸船机 一般的卸船 作业过程 都是卸船 机司 机通过手动控制驾驶室操纵杆来进行操作 。由于 操作时双手必须协调工作，并需要全神贯注 ，再 加上 高空作业 、振动和噪声的原因，使操作 司机
机通过计算机来进行 自动作业 点的初始设定和对 整 台卸船机状态 的监测 。 在软 件 上 使用 了 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ ７ 的可 选 软件 包 Ｓ ７ － Ｇ Ｒ Ａ Ｐ Ｈ ｆ ｏ ｒ Ｓ ７ － ３ ０ ０ ／ ４ ０ ０ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍ ｉ ｎ ｇ
斗所处位 置的不 同而进行不同的调整。在 开始工 作之前 ， 必须先进行抓斗打开和 闭合参数的设定 ， 设定完成后 Ｐ Ｔ １ ０中储存 了抓斗闭合时和打开时 的编码器 数据 ，并以此来计算打开和闭合过程中 的减速 点。如在 闭合过程中 ，当抓斗的开度小于 设定值后 ，工艺板 自动将速度给定值减小并在达 到闭合设定值后 停止 电机 ，以避免抓斗出现剧烈 的相互碰撞 。
Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ － Ｄ Ｐ ， Ｓ Ｉ ＭＯＲ Ｅ Ｇ 使用 Ｔ Ｃ Ｂ ２ ４附加通 讯板连接 到 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ － Ｄ Ｐ，在 Ｓ Ｉ ＭＯ Ｒ Ｅ Ｇ中还 使用 了 Ｐ Ｔ １ ０（ 软 件版 本 分 别 为 Ｒ Ｅ Ｈ Ｅ Ｉ和
向 海侧行进的指令均 变为无效。
桥式抓斗卸船机的自动化技术研发与应用
桥式抓斗卸船机的自动化技术研发与应用桥式抓斗卸船机是一种广泛应用于港口、码头等物流枢纽的重要设备，主要用于将散装货物从船只卸下并输送至储料场或装车装置。
随着自动化技术的不断发展，桥式抓斗卸船机的自动化技术研发与应用也逐渐成为趋势。
以下是对桥式抓斗卸船机自动化技术研发与应用的详细介绍：1. 自动化控制系统：桥式抓斗卸船机的自动化控制系统是实现卸船过程自动化的关键。
该系统主要包括控制柜、PLC（可编程逻辑控制器）、传感器、操作台等组成部分。
其中，控制柜主要负责接收操作台指令，并控制抓斗的升降、开合、旋转等动作；PLC则负责监控整个卸船过程的运行状态，并通过传感器获取相关数据，如抓斗内物料的重量、抓斗的位置、设备的运行状态等，从而实现自动化控制。
2. 智能识别与调度系统：智能识别与调度系统是桥式抓斗卸船机自动化的重要组成部分，主要用于识别和调度船只、货物和设备。
该系统主要包括图像识别、目标跟踪、路径规划、任务调度等模块。
通过摄像头等传感器获取船只、货物和设备的图像信息，并通过图像识别技术对货物进行分类和定位。
同时，通过目标跟踪技术对船只、货物和设备进行实时监控，实现动态调度。
此外，路径规划和任务调度模块还能根据现场环境和运行状态，自动规划设备运行路径和调度任务，提高卸船效率。
3. 自动纠偏与防摇系统：桥式抓斗卸船机在卸船过程中容易受到风浪、船只晃动等因素的影响，导致设备发生偏移或摇摆。
为了解决这一问题，自动纠偏与防摇系统被广泛应用于桥式抓斗卸船机的自动化技术中。
该系统主要包括传感器、控制器、执行器等组成部分。
通过传感器获取设备的位置、姿态等信息，并通过控制器计算出设备实际位置与设定位置之间的偏差，进而控制执行器进行纠偏和防摇操作。
此外，自动纠偏与防摇系统还能根据现场环境和运行状态，自动调整设备的工作模式，提高卸船稳定性和安全性。
4. 智能故障诊断与维护系统：智能故障诊断与维护系统是桥式抓斗卸船机自动化的重要保障措施，主要用于检测和诊断设备故障，并实现自动维护。
抓斗卸船机智能无人驾驶技术在电厂输煤码头的应用
抓斗卸船机智能无人驾驶技术在电厂输煤码头的应用摘要：卸船机钢丝绳是桥式抓斗卸船机的重要维保部位之一，平时钢丝绳的更换或者割绳做梨形头的时间一般需要４～８ｈ，并且悬臂要放平，大车不能移动。
在靠离泊的间隙，如果需要放下悬臂进行修理，可利用的时间只有约１．５ｈ，无法完成修理。
这样导致钢丝绳的维保只能安排在船卸完后到离泊之间的时间，或者在船靠泊完成以后，或者安排在深夜，严重影响码头卸货效率以及生产安全。
为解决以上问题，设计了桥式抓斗卸船机悬臂竖起状态下的钢丝绳维护方案。
基于此，对抓斗卸船机智能无人驾驶技术在电厂输煤码头的应用进行研究，以供参考。
关键词：抓斗卸船机无人驾驶；探测雷达；抓取时煤型智能感知技术引言抓斗卸船机智能无人驾驶系统目前已在湛江中粤能源有限公司1#卸船机作业中得到了实际应用，效果良好。
系统的投运，无需司机上机操作，不仅能够大幅减轻卸船机司机劳动强度、避免卸船过程抓斗碰撞船舱，同时智能算法能够优化抓斗运行轨迹，使全自动卸船作业具有运行稳定，路径最短等特点，有效减轻了码头撒煤污染等现实问题，卸船机智能无人驾驶系统提高了电厂码头自动化运行水平，具有较好的工程应用和推广价值。
1传统桥式抓斗卸船机桥式抓斗卸船机的主要构成设备及机构包括起升机构、小车机构、俯仰机构、大车行走机构、料斗分料装置、其他辅助电控系统设备等。
该机型卸船机传统操作模式为：作业时，操作人员利用抓斗将船舱内的物料抓取出来，起升机构将抓取的物料提升至一定高度后，小车牵引至料斗的上方卸料，通过振动给料器完成漏料，再通过推杆电动机控制分料装置将物料卸到其中一条或指定的带式输送机上，带式输送机系统将物料传送至指定的物料堆放处。
故桥式抓斗卸船机的卸船能力关键点在于抓斗抓取物料的能力和机构运行效率，实际上传统桥式卸船机抓卸效率受到数个方面因素的影响：1）船型、舱口及物料堆放位置物料在船舱位置的增加操作难度，操作人员无法准确判断适宜的抓取方式，频繁发生抓取货物过多/过少以及碰撞现象。
抓斗卸船机作业自动化控制系统
抓斗卸船机作业自动化控制系统
何信运
【期刊名称】《华电技术》
【年(卷),期】1991(000)001
【总页数】5页(P32-35,38)
【作者】何信运
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U674.3
【相关文献】
1.卸船机的自动作业和抓斗摆动控制 [J], 严律明;胡光跃;徐静;项建荣
2.抓斗式卸船机自动作业的性能优化 [J], 孙斌;王旭昶
3.FMEA在桥式抓斗卸船机自动作业流程设计中的应用 [J], 邵涛;李明;王飞
4.螺旋式卸船机用于卸煤作业的状况分析及展望 [J], 沈策;陈鸿鑫;杨振宇
5.桥式卸煤机抓斗作业PC控制研究 [J], 李家启;顾必冲
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卸船机电控解决方案
卸船机电控解决方案一、背景介绍卸船机是港口装卸设备中的重要组成部分，用于将货物从船舶上卸下。
卸船机的电控系统是保证设备正常运行和实现自动化操作的关键。
本文将介绍一种卸船机电控解决方案，以提高设备的效率和可靠性。
二、解决方案概述本解决方案采用先进的电控技术，结合传感器、执行机构和控制器等硬件设备，实现卸船机的自动化操作和远程监控。
通过精确的控制算法和实时数据反馈，提高卸船机的装卸效率，并确保操作的安全性和稳定性。
三、方案特点和优势1. 自动化操作：卸船机电控系统具备自动化操作功能，可根据预设的工艺参数和指令，实现自动装卸货物的过程，减少人工干预，提高工作效率。
2. 远程监控：通过网络连接，卸船机的电控系统可以实现远程监控和远程操作，操作人员可以随时随地监控设备状态和进行远程操作，提高管理的便利性。
3. 精确控制：采用先进的控制算法和传感器技术，卸船机电控系统可以实时监测设备的运行状态和环境参数，从而实现精确的控制，提高装卸效率和货物的安全性。
4. 故障诊断：卸船机电控系统具备故障自诊断功能，可以及时发现设备故障，并通过报警系统提醒操作人员进行维修，减少设备停机时间，提高可靠性和维护效率。
四、解决方案组成1. 控制器：采用高性能的控制器，具备强大的计算和通信能力，可以实现复杂的控制算法和数据处理，支持多种通信协议，方便与其他设备的连接和数据交换。
2. 传感器：通过安装在卸船机各个关键部位的传感器，实时监测设备的运行状态和环境参数，如货物重量、位置、速度、温度等，提供准确的数据反馈。
3. 执行机构：采用高效可靠的执行机构，如电动驱动系统和液压系统，根据控制器的指令实现设备的动作，如起升、转向、伸缩等，确保设备的正常运行和装卸货物的安全性。
4. 人机界面：通过触摸屏、显示屏等人机界面设备，实现与卸船机电控系统的交互，操作人员可以进行参数设置、故障诊断、报警处理等操作，提高操作的便捷性和可视化程度。
五、解决方案应用场景本解决方案适用于各类港口、码头等装卸货物的场景，如大型集装箱码头、散货码头等。
港口大型机械电气自动化技术的应用要点
港口大型机械电气自动化技术的应用要点摘要：对于我国发展海外经济来说，港口建设工作十分重要。
在港口建设规模不断扩大背景下，大型机械数目越来越多，相应的日装卸量也持续增加，此时强化电气自动化技术的应用具有重要现实意义。
本文基于港口大型机械，重点就电气自动化技术的应用要点进行了探讨，希望可以推动港口大型机械电气自动化进程。
关键词：港口；大型机械；电气自动化；技术；要点引言港口电气自动化是实现港口运行自动化及港口电气设备操作管理的系统，其系统的建立是在触点开关、接触器、定时器、综合应用继电器的基础上创造出自动化操作、人工智能管理系统．从实际出发解决港口管理问题。
1.电气自动化控制技术1.1电气自动化控制技术理念电气自动化控制技术可以应用在许多工作当中，具有强大的监测作用。
其设计理念有两个主要特征：其一，电气自动化控制技术能够进行高效的集中监测，与此同时，整个监测过程相对来说较为灵活，流程较少，具有强大的现实意义。
其二，电气自动化控制技术能够落实较为完善的现场监控工作，具有非常强烈的应用价值。
因此，在构建电气自动化控制技术的框架时要结合实际情况不断优化相关设计方案，使之发挥出更加强大的作用[1]。
1.2电气自动化控制技术特点电气自动化控制技术有四个方面的突出优势：第一，准确性较高，速度较快；第二，反应速度快，能够进行高质量的远程操控工作；第三，工作效率高，能够对工作过程进行严格的把控；第四，能够落实远程数据采集以及控制的相关工作。
这些特点使得电气自动化控制技术在具体应用过程中有着不可取代的独特价值。
2.PLC电气自动化技术在港口大型机械中的应用重点2.1PLC在港口胶带运输机集控系统中的应用港口运行发展的经济效益主要受港口胶带运输机集控系统的安全性和可靠性影响。
通过PLC实现对集控系统集中控制与综合保护，企业电视系统、调度电话系统与PLC系统的结合，可以创造一个完整操作调度网络．最终实现对所有集控系统的掌控．提高货物运送效率嘲。
抓斗式卸船机自动作业的性能优化
抓斗式卸船机自动作业的性能优化孙斌;王旭昶【摘要】为了提高卸船机自动作业的性能,对抓斗的摆动控制和抓斗的路径进行了优化.在分析抓斗摆动规律的基础上,对周期性加、减速的摆动控制方法进行了改进,在加减速阶段用分段加速的方法消除抓斗摆动,在料斗上方卸料时使抓斗向前摆动并保持一定摆角,产生甩斗卸料的效果,可以有效缩短循环时间.路径优化将作业区域进行划分并采取相应的小车控制策略,根据抓斗的当前位置找出安全高度,在此高度以上,小车和起升同时运动,使得抓斗的飞行轨迹是一条能避开所有障碍物的最短安全路径.实际运行结果表明,抓斗式卸船机自动作业的效率在优化后得到了有效提高.%In order to improve the performance of automatic ship unloading of GSU ( grab ship unloader), grab sway control and load path optimization was carried out. Based on the law of grab sway, sway control was optimized to improve the periodical acceleration/deceleration method. During acceleration and deceleration, two-step acceleration/deceleration method was adopted to eliminate load sway. When the grab approaching the hopper, fly unloading was achieved by controlling the grab sway forward and keep a constant angle, and unloading cycle time was effectively shortened with the proposed method. Grab path was optimized by applying different trolley control strategy to different working areas. An optimal safe level was found out for each grab position. When the grab is above the safe level, trolley and hoist move simultaneously, obtaining a shortest safe grab path that goes over all obstacles. Site test resultsindicate that efficiency of auto unloading was greatly improved after optimization.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2011(028)006【总页数】4页(P689-692)【关键词】抓斗式卸船机;摆动控制;路径优化【作者】孙斌;王旭昶【作者单位】上海ABB工程有限公司,上海200001;上海ABB工程有限公司,上海200001【正文语种】中文【中图分类】TH215;TH1120 引言近年来，随着煤炭、矿石贸易的快速增长，越来越多的用户采购抓斗式卸船机，以提高散货卸船的能力。
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浅谈自动化控制在桥式抓斗卸船机上的应用
桥式抓斗卸船机电气控制系统、AC800M可编程逻辑控制器、桥式抓斗卸船机的组成、ACS800多传动变频器的组成及特点。
标签：桥式抓斗卸船机；自动化；控制
在改革开放政策和经济全球化的推动下，港口成为与国际连接通道的重要节点，是区域加入经济全球化和社会分工的基础，国内和国际贸易快速增长带动了海上大宗散货运输量的快速增长。
随之而来的对港口的装卸能力也提出更高的要求，卸船机的工作效率也在逐渐提高，在這个过程中自动化控制起到了关键性作用。
在过去很长一段时间里，国内的桥式抓斗卸船机完全依靠手动操作，所以，司机的劳动强度很大，卸船效率不高，安全性也较差。
近年来，随着控制技术的发展，国内的桥式抓斗卸船机陆续装上了防止抓斗摆动的自动控制系统，以缩短工作循环周期，提高卸船效率和安全性，降低司机的劳动强度。
本文以唐山曹妃甸矿石码头三期的桥式抓斗卸船机为例，浅谈一下自动化控制在桥上抓斗卸船机上的应用。
桥式抓斗卸船机主要有起升支持机构、起升开闭机构、小车平移机构、俯仰机构和大车行走机构等五大机构组成。
其中起升支持和起升开闭机构完成抓斗的升降，开闭和深挖等功能，小车机构完成抓斗的平移，俯仰机构完成大臂梁的收放，大车行走机构完成整台卸船机的移动。
桥式抓斗卸船机除了以上五个主要机构外，与控制相关的还有一些辅助机构，如电缆卷筒，振动给料器，输料皮带系统、司机室平移、照明和称重装置等，这些辅助机构在控制上较为简单，容易实现。
自动化控制有半自动与全自动化：全自动化控制是人只需要作为操作员，确定控制的要求和程序，不用直接参与生产过程的控制技术；半自动化控制要人通过设施、设备、机械、仪器或手工等劳动力的参与。
全自动化控制在桥式抓斗卸船上的应用还在发展初期没有应用到各个散货码头上还较少，本文着重介绍一下半自动化控制在桥式卸船上的应用。
从（图1）中我们可以看到这个电气控制系统主要包括：PLC、变频器、CMS、OPC、I/O、通讯技术。
为了方便理解本文将其分为三部分，即执行部分，控制部分，监控管理部分。
第一，执行部分是控制系统中最直观的一部分，它看得见、摸得着。
其主要由交直流电动机、限位、传感器、电磁阀、编码器等组成。
执行部分的动作精度能体现出控制部分的好坏，同时也影响控制部分的控制命令。
因其执行控制命令的同时也反馈信号。
为了实现高速精确的信息传递，必须借助I/O模块和现场总线技术。
第二，控制部分是控制系统的大脑，整台设备的动作都由它统一控制，是控制系统的核心。
其主要由驱动器（交直流调速器）和可编程序逻辑控制器（PLC）组成，控制部分设备之间通过现场总线技术完成信息交换；在曹妃甸矿石三期主
要采用PROFIBUS总线和DRIVERBUS总线。
目前在卸船机应用主流的PLC有西门子、ABB、ALSTOM、OMRON等。
本文以ABB的AC800M系统进行详细说明（如图2）。
AC800M控制器是导轨安装式模块化控制器家族，其中包括CPU、通讯模块、电源模块和各种附件。
可供的CPU模块根据其处理能力、内存大小及是否支持冗余分成几类。
每个CPU模块配备有两个以太网端口，用于连接操作员站、工程师站、管理站及更高层次的应用。
这两个以太网端口可配置成冗余，用于提搞系统的可利用性。
另外还配备了两个RS-232C端口，可供CPU与编程/调试工具以第三方系统和设备之间进行通讯。
交流变频调速系统在控制系统中起到重要作用，目前在卸船机上应用的有西门子、ABB、ALSTOM、OMRON等。
本文以ABB的ACS800系列多传动R8模块为例来进行详细阐述（如图3）。
ACS800变频器核心技术就是直接转矩控制（DTC），是目前工业应用中先进的交流异步电机控制方式。
DTC的杰出的性能及ABB针对各种工业应用的专用控制宏，使得ACS800变频器适用于各种领域并有着杰出的表现。
ACS800主要由传动部分和控制部分组成。
传动部分主要由ISU（IGBT供电单元）、以及多个INU（逆变单元）组成。
控制部分主要由ACU （辅助控制单元）ICU（进线控制单元）和DCU（传动控制单元）组成。
ACS 800多传动基本设计理念：（1）公共直流母排；（2）单一输入功率连接；（3）不带制动斩波器或不带再生式供电单元时，驱动电机的逆变器之间内部分配能量，有发电，有电动；（4）降低输入线电流；（5）多个逆变器可采用公共的制动方式；（6）节约电缆、安装、维护成本；（7）不需要使用独立的MCC（马达控制中心）。
ABB多传动产品特点：（1）只需要更少的备件；（2）革命性创新设计；（3）并联模块具有冗余性；（4）每一台模块都是一台完整的三相逆变器；（5）如果一台模块故障，能继续轻载运行；（6）减少故障停机时间，恢复快。
第三，监控管理部分是控制系统和设备维修管理人员与操作人员进行人机对话。
人性化的CMS界面可以方便设备操作人员和设备维修管理人员对设备的了解。
CMS系统是一套基于PC的人机交互的起重机维护工作站系统，他一般被放置在起重机的电气房中。
CMS系统作为起重机的维护平台，为用户和维护人员提供了详尽、实时的状态和事件信息。
简单的说，该系统具有两个基本功能：（1）提供在线调试诊断的工具；（2）方便地收集和存储系统信息。
监控部分设备通过现场总线技术与控制层交换信息，完成设备级的故障检测，显示及处理，系统状态动态显示、历史记录的生成及报表输出打印等功能。
第四，结束语
全文总结本文以曹妃甸矿石码头三期桥式抓斗卸船机为背景，浅谈桥式抓斗卸船机电气控制系统研究，分析了桥式抓斗卸船机的结构及特点、电气控制系统的组成。
研究展望：（1）进一步完善卸船机的自动控制；（2）更精细故障诊断系统；（3）更先进的监控及管理系统。
参考文献
[1]思超良.抓斗卸船机控制系统问题分析与改进[J].港口装卸，2004年第二期（总第154期）.
[2]徐雄炳.桥式卸船机抓斗自动控制功能的应用研究[D].上海：上海交通大学.。