軌道式集裝箱門式起重機電氣系統(tǒng)設計⑸

1、軌道式集裝箱門式起重機電氣系統(tǒng)設計中鐵工程機械研究設計院容毅本講座共分五部分：:設計總則電氣工程范圍技術規(guī)格:方案介紹及關鍵技術系統(tǒng)的保護功能設計配套電氣設施起重機信息管理系統(tǒng)CMS附表起重機信息管理系統(tǒng)CMS起重機信息管理系統(tǒng)是廣泛應用于現(xiàn)代起重設備上的一個很有用的工具，對設備的正常運行有很大的幫助，可以縮短設備的故障停機時間，提高使用可靠性，減小對操作維護人員的專業(yè)水平要求等。它能夠與可編程控制器聯(lián)合工作提供連續(xù)的監(jiān)控、診斷及依附于起重機操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。狀態(tài)與驅動性能，包括交流供電、交流電機控制、操作控制、安全聯(lián)鎖及必要的元件，如電機、卷筒等信息應被獲取并顯示在屏幕上，來評估起重機的機

2、械裝置。本機應具有起重機管理系統(tǒng)（CMS）、遠端起重機管理系統(tǒng)（RCMS）及自動箱位定位系統(tǒng)。并提供遠程起重機監(jiān)控系統(tǒng)TCMS（廣域網(wǎng)）接口。司機室配備專用工業(yè)串口服務器(PDS)通過串口與車載終端通訊，實現(xiàn)按場站管理系統(tǒng)作業(yè)指令自動控制大、小車自動走行定位及吊具自動起落，并能在作業(yè)完成后將作業(yè)箱位反饋至場站管理系統(tǒng)。7.1CMS計算機系統(tǒng)配置如下：硬件配置：研華IPC-610工控機。質保期為1年，主要技術參數(shù)如下：CPU:Corei31.8G,1600MhzFSB,4MSLC,內存：1G硬盤：500G2個USB接口。DVD-RWADiSKSCS工卡50針小口觸摸屏：優(yōu)派VP18112&quo

3、t;5KVA1小時UPS電源外圍設備：HP彩色噴墨打印機網(wǎng)絡接口：配置107100M自適應網(wǎng)卡軟件配置：現(xiàn)場監(jiān)控軟件：RSVIEW32300點AB公司連接OPC服務器：KEPWAREOPCFORSIMENS，CMS監(jiān)控畫面組態(tài)：NETSCADAHITECMS表格軟件：NETSCADAHITE港區(qū)遠端RCMS接口設備MOXA無線AP型號：AWK-3121廣域網(wǎng)遠程TCMS接口設備Helicomm無線DTU型號：MA32-4i7.2軌道式集裝箱門式起重機CMS系統(tǒng)特點2AB公司本機CMS系統(tǒng)由三層組成；主要應用是在LCMS層。7.2.1本機起重機監(jiān)控系統(tǒng)(1ocalcranemonitorsyst

4、em，LCMS)這一部分采用的是標準設計，內容下面7.3。7.2.2港區(qū)遠程起重機監(jiān)控系統(tǒng)(remotecranemonitorsystem，RCMS)RCMS依托網(wǎng)絡(有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡)，采取開放的TCPIP協(xié)議，讓現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息流通過網(wǎng)絡進行傳輸，這樣大大減少了監(jiān)控系統(tǒng)由于距離而帶來的限制，使工程師可同時遠程監(jiān)控多臺設備的運行狀況，目前越來越受到用戶的重視。特別是對于一些較少直接接觸現(xiàn)場的用戶，RCMS大大提高了他們對現(xiàn)場的了解程度。我們提出的RCMS無線方案如下：通過無線的方式把分布在貨場的移動門吊與后臺的控制中心建立網(wǎng)路通訊。網(wǎng)絡拓撲示意圖:在上圖所示，在移動行車的小控制室安裝兩臺AW

5、K-3121設備；在行車上頂部的兩個移動小車上各自安裝一臺AWK-3121；小控制室其中的一臺AWK-3121與這兩臺AWK-3121建立無線通信，另外的一臺AWK-3121用來與中控室建立無線通信,這些AWK-3121通過饋線各自連接一根9dBi增益的全向天線；在中控室的樓頂安裝兩臺AWK-4121并通過饋線各自連接一根18dBi增益的定向天線；這兩臺AWK-4121分別跟兩臺移動的行車建立無線通信。（在我們設計中已包含本集裝箱門吊所有與該RCMS方案相關的軟硬件接口設備；貨場中控室系統(tǒng)除外）7.2.3遠程網(wǎng)（廣域網(wǎng)）起重機監(jiān)控系統(tǒng)TCMS：(telenetCraneMonitorSyste

6、m)（根據(jù)需（在我們設計中已包含本軌道式集裝箱門吊所有與該TCMS方案相關的基本軟硬件接口設備；用戶可據(jù)此實現(xiàn)TCMS的基本功能。遠程用戶端設備及運營費用除外?；竟δ馨ǎ哼h程文字數(shù)據(jù)非實時傳輸與設備故障報警短信發(fā)送）TCMS是一種基于Internet技術、面向工程施工安全管理的遠程監(jiān)控管理平臺。系統(tǒng)能夠實時準確、生動形象、真實全面地反映廣域網(wǎng)內監(jiān)控對象的即時工況?？呻S時再現(xiàn)設備不同時段的關鍵數(shù)據(jù)庫，提供可追溯的客觀歷史記錄，還可以通過遠程操控及語音等手段對現(xiàn)場設備施工進行管理干預。提供監(jiān)管窗口；方便上級安全部門主管通過本系統(tǒng)直接監(jiān)督全國各地所屬施工工地。隨時掌握各工地情況，及時處理。與現(xiàn)場

7、進行語音交流；宏觀統(tǒng)籌。必要時直接對現(xiàn)場實施干預停機手段。安全數(shù)據(jù)實時分析、在線決策判斷。設備故障報警短信自動編輯、自動群發(fā)功能。集團行政主管不論身處國內那個地方，都可以通過便攜電腦終端（也可特殊定制智能手機終端）隨時進入本系統(tǒng)來掌控全局，實施指揮。7.3本機CMS系統(tǒng)（LCMS）本機LCMS的操作系統(tǒng)具有多用戶、多任務及實時控制的能力。該操作系統(tǒng)允許起重機上CMS與其它程序可同時運行，并允許用戶可訪問任何軟件而不會影響對起重機控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控，也不會影響CMS與RCMS間的通訊連接。監(jiān)控系統(tǒng)與軟件的最終版協(xié)同買方工程師進行開發(fā)。所有軟件中的說明屏幕顯示和注釋須用中文表示,三級以下界面在使用

8、中文困難情況下可采用英文。該軟件能夠顯示CMS系統(tǒng)所監(jiān)控的任何系統(tǒng)與元件的狀態(tài)，根據(jù)用戶需要的工作列表也能夠顯示出來。允許通過各自的起重機上計算機訪問應用程序及順序控制程序（梯形圖，布而邏輯等）的源代碼文件。用戶工程師可以修改順序控制程序。通過按鍵開關及密碼控制防止對程序進行非授權的修改。在程序中能夠對開關、繼電器及觸點等進行強制接通與關斷操作。該軟件是商用軟件，并作為接口在屏幕上顯示所有從起重機上的CMS獲取的數(shù)據(jù)。該軟件能夠生成但不限于歷史事件趨勢圖表/文件、實時趨勢、報警管理及故障記錄、起重機維護及執(zhí)行報告和計劃的維護信息。系統(tǒng)與元件的任何異常情況，能清楚地以實時模式顯示在監(jiān)控顯示器上。

9、這種事件/警報應記錄為一個磁盤文件，以便于用戶隨時查看。CMS系統(tǒng)帶有可同時顯示幾個信號的基于時間的曲線圖。該軟件能夠下載或導出數(shù)據(jù)文件到其它商用軟件，如MicrosoftAccess，MicrosoftExcel，Lotus等等。導出的數(shù)據(jù)文件包括但不限于“txt”，“excel”，“out”，”doc”格式。7.3.1CMS畫面CMS系統(tǒng)運行后自動進入登陸畫面，在這里可以選擇要進入瀏覽的起重設備；每臺起重設備的監(jiān)控內容基本相同，如下介紹。LCMS主畫面由各主要運行機構的主要相關信息構成，包括如下模塊(但不限于以下模塊及功能)：狀態(tài)監(jiān)測及監(jiān)控模塊故障報警及診斷模塊設備維護及保養(yǎng)模塊生產統(tǒng)計及

10、分析模塊報表產生模塊PLC編程模塊7.3.2狀況監(jiān)控在主畫面中可進入該模塊，狀態(tài)監(jiān)控模塊包括如下子畫面：狀態(tài)監(jiān)控主畫面、系統(tǒng)狀態(tài)畫面、各運行機構狀態(tài)、網(wǎng)絡、系統(tǒng)硬件分布、緊停、限位開關、駕駛室操作臺、報警畫面和歷史趨勢圖、主要的控制邏輯聯(lián)鎖圖畫面等。主畫面信息包括：各機構的電流、電壓、位置及相應的主要狀態(tài)和各模塊的排布，畫面格式具體要求可由用戶確定。系統(tǒng)狀態(tài)畫面包括：在線的運行結構實時動作畫面的顯示及輔助信息顯示。各運行機構狀態(tài)的畫面包括各運行機構控制流程的每個步驟的信息，包括速度、電流、電壓、電機溫度等輸入輸出等信息，對應機構出現(xiàn)故障時，將相應顯示不同的顏色電氣系統(tǒng)及子系統(tǒng)的狀態(tài)與操作日期，

11、所有對起重機固有功能起關鍵作用的基本元件及鋼絲繩潤滑系統(tǒng)，都能進行實時監(jiān)控。任何起重機系統(tǒng)與元件是否異常，并能立即顯示在屏幕上。用于起升機構、大車運行機構、小車運行機構電機的溫度被連續(xù)監(jiān)控，并一直顯示在屏幕上。所有電機的操作電壓、電流及速度也進行連續(xù)監(jiān)控。報警與關斷各自系統(tǒng)及元件的限定值也包含其中?？蛻舴焦こ處熌軌蚝苋菀椎恼{整限定值。所有安全聯(lián)鎖裝置、制動器、換氣扇、電氣房與高壓房的空調、急停開關等的開關狀態(tài)及故障均顯示在屏幕上。實時和歷史趨勢圖能根據(jù)用戶需要，選擇在所有PLC內存的模擬和開關量的信號進行監(jiān)控，數(shù)據(jù)采樣和刷新率不大于2s7.3.3故障診斷故障診斷模塊主要完成故障報警信息的顯示及

12、記錄，故障查詢、統(tǒng)計及分析，故障事件觸發(fā)回放等功能，大大縮短故障排除時間，并為設備維護提供參考信息。上面提到的狀態(tài)數(shù)據(jù)均儲存起來并易于回查，以方便故障診斷。故障前及故障發(fā)生時所選擇起重機功能信息也能進行存儲。本機LCMS提供了故障診斷與幫助屏幕，以提示客戶方技術人員故障種類及排除措施，故障診斷中附帶一個專家系統(tǒng)，以縮小故障范圍到具體的元件、聯(lián)鎖裝置及開關等。這個系統(tǒng)使用一套規(guī)則，結合起重機制造商的起重機知識及操作，診斷并解決問題。這種知識來自多個渠道，包括理論數(shù)據(jù)庫、一個可編程控制器詳細而精確的數(shù)據(jù)庫原有的經驗與計算結果。所有這些信息將產生一個關于問題原因及解決這些問題的措施的建議。在幫助屏幕

13、上的信息包括：示意性的圖號、軟件頁號、元件位置及排除故障可能采取的措施。客戶方工程師能夠更新及增加幫助信息與知識。故障診斷與幫助信息的設計，使客戶方技術人員在短時間內排除故障或確定一個主要故障的種類。除LCMS的屏幕顯示外，簡單的故障信息也顯示在司機室及電氣房的液晶顯示屏上。故障的歷史記錄可儲存起來并可容易的在屏幕上獲取或通過打印得到。通過實時顯示模式，最多可顯示1000個歷史記錄。超過500條的更早的歷史記錄能自動下載到硬盤上。所有下載的歷史記錄也能夠存儲到磁盤上。7.3.4事件觸發(fā)回放功能事件，指系統(tǒng)發(fā)生的一切事件，包括故障和操作員的操作等。事件回放功能：在故障發(fā)生時,自動記錄故障發(fā)生時的

14、最小前后60秒的所有監(jiān)控畫面的相關信息狀態(tài)，并可進行歷史回放。NetSCADA系統(tǒng)除了支持系統(tǒng)事件畫面回放功能外，還提供故障發(fā)生前后一段時間的重要參數(shù)的趨勢圖回放，用戶可以在同一坐標系中同時顯示、比較多個系統(tǒng)重要參數(shù)的趨勢圖，為系統(tǒng)的故障分析提供了一個非常好的工具。例如，起升機構有故障后將產生事件觸發(fā)，系統(tǒng)將自動記錄與該事件相關的起升電機電流、電機速度等參數(shù)在事件觸發(fā)前后60s的數(shù)據(jù)，通過趨勢圖回放功能，將事件觸發(fā)前后60s的起升電機電流和電機速度以趨勢圖曲線的形式回放，大大方便了系統(tǒng)的故障分析和問題解決。如下示意圖：7.3.5設備維護及保養(yǎng)模塊設備維護模塊的核心是設備信息庫，完成設備運行狀態(tài)

15、記錄、設備維護提示及報警、備件管理等設備信息庫LCMS系統(tǒng)針對起重機中主要電氣設備（如電機、驅動器、斷路器、接觸器、PLC、按鈕、選擇開關、指示燈等）建立設備信息庫。輸入并存儲這些電氣設備的設備編號、型號、廠家、銘牌參數(shù)、允許運行時間、允許動作次數(shù)、累計運行時間、累計動作次數(shù)、更換日期等等。點擊LCMS畫面中相應的設備圖形（如起升電機）時，將彈出一個tip窗，顯示基本的設備信息。這樣，便于快速查詢電氣設備信息，并為設備維護建立數(shù)據(jù)基礎。設備運行狀態(tài)記錄LCMS運行時，自動記錄主要電氣設備（如電機、驅動器、斷路器、接觸器、PLC等等）的運行狀態(tài)，自動累計計算其累計運行時間、累計動作次數(shù)，并實時存

16、儲入設備信息庫。設備維護提示在設備維護窗口，可以設置各主要電氣設備維護的Warning和Alarm的條件（如運行時間、運行次數(shù)等），LCMS后臺自動實時比較主要電氣設備維護的Warning和Alarm的條件與實際累計的運行記錄，一旦達到設定條件，RCMS發(fā)出聲光報警。在報警發(fā)生時，能周期性自動彈出窗口提示用戶更好或保養(yǎng)信息，直至維護完畢或手動操作方可解除信息提示。備件管理庫在備件管理庫中，可記錄所有的備件型號、數(shù)量、入庫及出庫日期等，并可根據(jù)設備維護周期及設備的狀態(tài)，提前警示需補充的備件型號及數(shù)量。7.3.6生產統(tǒng)計及分析模塊LCMS系統(tǒng)中建立生產信息庫，實時記錄各機構、設備每次運行的起止時間，同時記錄每次操作的起止時間，操作的起止位置，操作的起重量等等信息。在LCMS的生產和操作畫面中，設有一個時間控件，可進行時段選擇（時段精確到分鐘）?；谒x擇時段和生產信息庫，LCMS將后臺自動計算并生成該時段內的生產和操作的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并以報表的形式