第二篇 港口大型装卸机械控制 第一章 集装箱轮胎吊 第二章 门座起重机 第三章 现代集装箱岸桥 第四章 装船机的电气设备 n第一章 集装箱轮胎吊n第一节 现代集装箱轮胎吊概况n第二节 集装箱轮胎吊的主要运行机构和装置n第三节 现代集装箱轮胎吊电控系统分析1 第一章第一章 集装箱轮胎吊集装箱轮胎吊第一节第一节 现代集装箱轮胎吊概况现代集装箱轮胎吊概况集装箱轮胎吊，又叫集装箱场桥或轮胎式集装箱龙门吊，主要有四部分组成：起升机构、小车机构、大车机构和动力装置，另外还有吊具系统 起升、小车、大车三大机构均采用PLC结合变频器的全数字交流变频驱动控制系统，拥有完善的硬件和软件电气保护，强大的网络通信功能，先进的监控系统，能确保轮胎吊工作的安全可靠和高效率动力装置是集装箱轮胎吊的心脏部分，柴油发动机组是集装箱轮胎吊动力的源泉 吊具是集装箱轮胎吊的关键部件吊具的质量与可靠性，直接影响着轮胎吊的性能返回2 3 4 一、轮胎吊的主体结构1、大梁 2、腿柱 3、底梁 4、小车行走轨道5 二、轮胎吊基本参数和主要技术数据 起重量起重量集装箱轮胎吊的起重量是根据额定起重量和吊具的自重来确定的轮胎吊的起重量是吊具下允许吊起集装箱的质量, 额定起重量是轮胎吊允许吊起集装箱的质量和集装箱吊具质量的总和。
Q=Qe+W其中：Q --- 集装箱轮胎吊的起重量；Qe --- 额定起重量； W --- 吊具自重；额定起重量一般是按所吊集装箱的最大总重量来确定的堆垛集装箱层数堆垛集装箱层数指轮胎吊能堆垛集装箱的最高层数通过集装箱层数是轮胎吊吊具下载有集装箱时，能通过场地上集装箱的最高层数目前青岛港新港区的轮胎吊的堆码层数均为堆六过五型6 跨距跨距集装箱轮胎吊的跨距是指两侧行走轮中心之间的距离跨距的大小取决于所需跨越的集装箱的列数和底盘车的通道宽度根据集装箱堆场的布置，通常按跨六列集装箱和一条底盘车道考虑目前世界许多国家大都按6列集装箱和 1条底盘车通道考虑，取跨距为23.5m起升高度起升高度起升高度是集装箱吊具旋锁底平面离地的最大垂直距离它取决于轮胎吊作业的堆码集装箱层数如果堆场的集装箱层数为5层，考虑轮胎吊在作业时的方便，吊具需跨过集装箱，故吊具的最低点应大于6层集装箱的高度目前前湾新港区集装箱轮胎吊的起升高度一般都在18m左右轮压轮压集装箱轮胎吊的轮压分为最大工作轮压和最大非工作轮压最大工作轮压是指工作风速在16m/s的情况下，起吊额定起重量时，每个轮胎所承受的最大压力。
最大轮压是设计轮胎吊行走路面承载能力的依据7 工作速度工作速度轮胎吊的工作速度应与码头前沿岸边集装箱轮胎吊的生产率相适应，工作速度的大小一般根据装卸工作周期的要求确定速度过低，会影响码头堆场的作业进度，但如果速度过高，则会使集装箱摆动幅度过大，影响作业的安全3、、 集装箱轮胎吊环境条件集装箱轮胎吊环境条件集装箱轮胎吊工作环境中应当具备的硬件环境条件有：道路环境、转向垫板和气候环境等 通道路的铺装通道路的铺装集装箱轮胎吊的轮压都比较大，如额定起重量30.5t，采用4个轮胎的情况下，每个车轮的最大轮压达到46～48t；采用8个轮胎的情况下，每个车轮的最大轮压达到23～24t因而，需要根据具体轮压情况，对集装箱轮胎吊的行走通道路而进行加固和铺装通道路面通常采用混凝土或沥青路面此外，考虑排水的需要，集装箱码头货场的堆场做成有一定的坡度 8 2）） 转向垫扳转向垫扳 集装箱轮胎吊从一个堆场转移到另一个堆场，在作90°直角转向处，每个车轮下面可铺设一块转向垫板，以减少地面摩擦，使车轮在作90°转向时，轮胎不致变形损坏3）） 气象条件气象条件 轮胎吊工作环境温度为°-20°C～+40°C，最大相对湿度不低于95％（有凝结）,如有特殊要求按供需方协议进行，工作时风速不大于20m/s；非工作时风速不大于44m/s.遇有大风情况下，应将集装箱轮胎吊紧固，以防止轮胎吊爬行和倒下。
9 第二节第二节 集装箱轮胎吊的主要运行集装箱轮胎吊的主要运行机构和装置机构和装置一、一、 起升机构起升机构采用柴油机电动驱动方式的集装箱轮胎吊，起升机构由电动机通过减速器驱动起升钢丝绳卷筒，但在布置方式上却因具体结构而有所不同起升机构设有测速装置（增量式旋转编码器）和超速保护装置（超速开关）他们均设在电机的尾部，当电机转速达到额定转速115%时，超速保护装置动作，使起升机构停止工作限位保护装置（凸轮限位）装在卷筒的另一端，经由齿轮传动，该装置使起升机构受到下列的保护：起升上升上终点停止起升下降下终点停止上、下终点前减速起升上升的极限限位返回10 11 图4 起升机构传动简图1、 减速器2、 联轴器3、电动机4、 电磁制动器5、 限位开关6、 钢丝绳卷筒12 集装箱轮胎吊的起升机构如图4，其电动机与起升卷筒呈平行布置，由电动机3通过减速器1驱动起升卷筒6当电动机驱动卷筒逆时针方向回转时，起升机构即卷绕钢丝绳将吊具上架升起，而当电动机驱动卷筒顺时针方向回转时，则吊具上架下降在卷筒一端装有限位开关5，以控制其起升最高位置和下降最低位置起升机构一般应具有恒功率调速特性，即当起吊重量小于额定起重量时，起升速度成反比例地增加，以提高轮胎吊的生产效率。
13 图5小车行走机构传动简图1、 制动器2、 电动机3、 联轴器4、齿轮减速器5、 行走轮 6、 轨道二、二、 小车机构小车机构14 15 集装箱轮胎吊的小车行走机构（图5），系采用一台电动机通过减速器带动两个行走轮，其结构较轻两个行走轮之间采用一根长轴联接长轴两端装有半齿形联轴器，以解决不同心的问题 在门架两根上横梁的中部铺设有两根轨道，小车在轨道上行走小车行走机构由一台电动机2通过联轴器3、齿轮减速器驱动行走轮5小车上还设置有水平轮，水平轮的设置是为了保证小车沿小车轨道运行而采取的强制性手段，水平轮系由支座、偏心轴、水平轮等组成，共计二套安装在相应的水平轮支架上水平轮与轨道侧面接触，确保小车在运行过程中不至于过度跑偏和晃动 16 三、司机室三、司机室通过减震垫用螺栓与小车架伸出的支梁相连接，左侧连着电缆拖令系统中的牵引小车小车运行时，带动司机室、电缆小车一起运行司机跟随小车，可清楚的观察到集装箱装卸作业（一般布置参见图6）司机室高2.4米，宽2.3米，前后、左右、前下方均设有宽大的玻璃窗，前窗下部窗口视野开阔，并装有安全格栅司机室中间正前方是司机座椅，座椅按人体工程学原理设计，可根据司机的高矮需要做前、后、上、下调整，调节坐椅的高度和位置,并且可以左右旋转，靠背可以转变角度，座椅柔软舒适，以减轻司机疲劳。
司机室左右两侧设有联动控制台，并且各种机构的电气仪表，风速表、重量指示表等各种操作仪表均置于操作室内，这样有利于司机操作为保证工作人员舒适和精神地工作，司机室内还备有空调、对讲机等设施小车供电可用电缆拖车或悬挂电缆方式，应优先选用悬挂电缆方式二种供电方式都必须保证拖带电缆时轻便、灵活17 四、电缆拖令系统四、电缆拖令系统轮胎吊的起升机构，小车运行机构，回转机构的控制电源以及吊具上的电源等都是由连接司机室与电气房之间的电缆拖令小车即电缆拖令系统悬挂的电缆来供电的随着运行小车的运行，电缆小车也跟随着运行，带着电缆伸开或缩拢，电缆小车之间通过链条拖引，使电缆不受拖引力电缆拖令一端固定于大梁上，另一端与运行小车固定并将电缆引入到驾驶室上的接线箱电缆拖令小车由四个车轮、四个水平轮、车架和电缆悬挂架等组成四个车轮轮缘采用尼龙，可以减小噪声，每个车轮都向外偏一角度，这有利于电缆小车运行时不跑偏每辆小车的一端设有缓冲器，以防止各小车间的碰撞冲击和损坏18 电缆拖令19 五、大车机构五、大车机构20 采用柴油机发电机组驱动的轮胎式集装箱轮胎吊，大车行走机构（见图8）由两台电动机分别通过减速器、小链轮、滚子链条和大链轮驱动轮胎吊两侧车轮中的一个车轮行走。
大链轮固定在车轮上，车轮随大链轮一道转动集装箱轮胎吊的行走方向，随电动机的回转方向而变化采用螺栓调整减速器的位置以张紧链轮此外，在大车行走机构中还应装有保证轮胎吊直线行走、90°直角转向和定轴转向的装置集装箱轮胎吊由于行走路面状况、轮胎充气压力、行走小车位置和轮胎吊所受风力等因素，使轮胎上分布的载荷不均匀，因而轮胎吊两侧的轮胎变形量不尽一致，导致行驶走偏或产生蛇行，容易发生碰箱事故为此，在轮胎式集装箱轮胎吊行走机构中需装设保证直线行走的装置，并采用相应的纠偏措施，以提高集装箱轮胎吊的自动化程度 21 当集装箱轮胎吊在堆场上作直线走时，司机操纵锁销液压缸将锁销固定在直线行走位置大车行走时，司机应随时注意装设在轮胎吊一侧的指示杆是否超越在堆场上所划出的行走线，如发现超出行车线，即在司机室内扳动控制手柄，调整两行走电机的转速同时，在集装箱轮胎吊两侧应装有行走限位警报装置，当轮胎吊的警报接触器碰到堆场上的集装箱或相邻的轮胎吊时，即向司机发出警报，提醒司机调整行走位置 22 图8 大车行走机构传动图1、电动机2、 减速器3、 小链轮 4、滚子链条5、 大链轮6、 车轮7、 螺栓 23 为了使集装箱轮胎吊能从一个堆场转移到另一个堆场上工作，需要装设转向装置。
由于集装箱轮胎吊跨距大，如按照一般车辆转向方式进行任意转向，转弯半径很大，需占用相当大的场地面积，因而在国际集装箱专用码头和中转站，均采用90°直角转向方式，仅在货场相当宽敞的内陆集装箱中转站采用定轴转向方式对于跨距小的集装箱轮胎吊（跨距10m以下），在货场条件容许的情况下，亦采用自由转向方式在堆场两头转问处，可铺设转向垫板以防止转向时车轮变形和磨损 当轮胎吊开到堆场一头需要转向时，可将车轮转动90°，然后横行到另一堆场，再转向90°，即可在另一堆场进行装卸作业，转向装置如图9所示车轮处于实线位置表示轮胎吊直线运行状态，在这种情况下，锁销6销在转向板的锁口位置A上，当需要作90°转向时，先将锁销6 退出，液压缸1推动转向板7回转，并借助于拉杆4使车轮围绕转向销2回转90°此时，车轮处于虚线位置，锁口 B转到原来锁口A的位置，再用锁销液压缸5将锁销6锁在锁口B中整个操作在司机室内进行24 图9转向装置1、转向液压杆 2、转向销 3、车轮 4、拉杆 5、锁销液压缸 6、锁销；7－转向板 8、限位开关25 大车运行机构与大车转向机构装设有联锁保护如车轮锁销全部退出方可转向；车轮锁销全部进销后，方可允许大车运行等。
当轮胎泄气或爆破后．轮胎吊应有防止失稳的装置轮胎吊应设大车运行防碰装置，当轮胎吊与集装箱碰撞之前，应能发出讯号报警．并立即切断继续向前运行电源，但可倒退行驶在门腿上装有大风紧固装置用来防止大风时轮胎吊爬行和倒下26 六、六、 动力装置动力装置集装箱轮胎吊的驱动方式有两种： 1、柴油机电动方式：、柴油机电动方式： 由柴油机带动发电机，发电机带动电动机，再驱动各个机构 柴油机电动方式的特点是：操作性能较好，受气温影响小，出现故障比较容易发现，维护保养较为容易；但动力装置重量较大 2、柴油机液压方式：、柴油机液压方式： 由柴油机带动液压泵，由液压泵带动液压马达，再驱动各个机构 柴油机液压方式的特点是：加速性能好；运转平稳；动力装置重量较轻；但出现故障难以发现；由于液压部件多，容易产生漏油；维修保养较为复杂；操作性能受气温影响较大 27 动力装置外观（上）动力装置正面（右上）动力装置反面（右）28 目前，世界各国对于集装箱轮胎吊，采用柴油机电动方式较为普遍 以青岛港为例，采用的是由一台康明斯柴油机带动一台STAMFORD交流无刷发电机供电 电压等级及类别： （1）主电源：三相440V，50HZ （2）动力电源：三相440V，50HZ （3）控制电源：直流24V （4）照明电源：三相四线440V／230V，50HZ29 七、七、 吊吊 具具30 在集装箱轮胎吊全部故障中，吊具的故障几乎要占一半。
因为随着科学技术的日新月异，轮胎吊已经进入全数字化驱动加PLC控制的时代，各机构的机电保护更趋完备，使轮胎吊本身的故障大幅度下降而唯有吊具不断地与集装箱碰撞、冲击，与船舶上的隔箱导轨等结构磨擦因而吊具在整个装卸过程中，首当其冲，故障更多地表现出来毫无疑问，如果吊具能在如此恶劣的工况下少出故障，那么将使轮胎吊的整体可靠性大大提高31 1、、 吊具伸缩及开闭锁：吊具伸缩及开闭锁：吊具上所有动作都采用液压传动，吊具伸缩动作靠油马达驱动链传动实现当伸缩梁到20’或40’位置时，限位开关发出信号并切断伸／缩电磁阀电源使油马达停止转动，这时，显示吊具的伸／缩长度伸缩传动链的两边各有一套张紧装置和缓冲装置，能使传动链吸收一部分来自伸／缩方向的冲击能量当吊具四脚的锁头准确插入集装箱的四个锁孔时，把旋锁开关打到闭锁位置，可以使锁头旋转扣住集装箱锁孔；旋锁开关打到开锁位置，可以使锁头旋转，使吊具锁头能离开集装箱锁孔 32 2、吊具回转机构和减摇装置、吊具回转机构和减摇装置1）） 回转机构回转机构回转装置设在小车司机室一侧，由一台XDT500045-M型电动推杆，四连杆机构、拉力传感器等组成通过电动推杆前后运动实现吊具的水平旋转。
回转功能通过司机在驾驶室内操作按钮执行回转动作是为了方便司机操作吊具与集装箱半挂车上的集装箱或码头上的集装箱对位该机构可以使吊具在离地面四米进行在水平面内作±5°的回转当需要吊具在水平面内回转一定的角度时，按动左、右旋转选择开关，则电动推杆前后运动，以实现吊具的水平回转当作完回转动作后请按动“复位”开关使原倾转或回转的位置还原 33 3）减摇装置）减摇装置 减摇装置安装在小车架下，它包括减摇钢丝绳、卷筒和力矩马达本装置能减缓由于小车加速、减速而引起的摇摆从而提高工作效率当集装箱离地4.5m时，小车以额定速度运行停止5秒后，本装置能使吊具摇摆控在±10cm内为减少吊具的摇摆，除采用车架上起升滑轮与吊具上牵引滑轮在同一平面内偏离成一定角度的钢丝绳缠绕方式外，还装有由力矩马达摆线针轮减速箱，传动链及带单向轴承的卷筒和制动器组成单向轴承的作用是使卷筒只能向钢丝绳收绳方向旋转，放绳方向则与传动轴相互锁合轮胎吊作业时，力矩马达持续通电，始终给减摇钢丝绳一个张力（最大为 39 公斤），足以卷起松散的减摇钢丝绳，在吊具摇摆状态下，连接卷筒的轴上的液压轮毅式制动器给予张紧绳一定的力（最大为5700N）起到阻止吊具摇摆作用，阻力的大小可以通过设定弹簧力而轻易地调整，力矩马达卷起松散的钢丝绳，重复以上动作数次，使集装箱与吊具摇摆幅度不断的减小，起到减摇效果。
34 第三节 现代集装箱轮胎吊电控系统分析 轮胎吊所有操作由PLC（可编程控制器）控制，同时还有一套轮胎吊管理系统，以帮助故障处理其电气控制系统构成如下（以青岛港RTG为例，采用安川PLC和变频器）： 一、供电系统一、供电系统1、电源：、电源：本机由一台柴油机-交流发电机组供给电源辅助机构及照明维修电源由辅助变压器变换提供交流发电机采用STAMFORD无刷型交流发电机，型号为 HCI534F2，540KVA，440V，50Hz，1500转/分 返回35 36 2、电压等级及类别：、电压等级及类别：1）主电源： 三相440VAC,50Hz；2）起升、小车、大车电机电源： 380VAC, 50Hz；3）辅助动力电源： 380VAC, 50Hz；4）控制电源： 220VAC、110VAC、24VDC；5）维修照明电源： 380/220VAC,50Hz3、供电方式：、供电方式：1）机组主电源：用船用电缆经非拖令侧门框接至电气房控制屏；2）岸电电源：(380V/220V,50Hz，三相四线),通过电气房侧岸电箱引至电气房控制屏，供维修、照明、 空调用电；3）小车及吊具上的驱动与控制电源及通讯线均通过电缆拖令装置与电气房控制屏相连；4）吊具电缆垂挂在小车下,运行中绕进吊具上架的贮缆筒中。
4、电源保护、电源保护1）电器房控制屏设有过电压继电器和欠电压继电器，当电源电压出现异常时可以将全部电路断开 2）接地保护: 辅助变压器△/Y型连接,中点通过接地电阻（21.3）接地,当此电阻上电流(通过单相电流互感器测得)大于500mA并维持0.2秒就作为接地故障 37 二、起升机构控制二、起升机构控制1 1、、 概述（图概述（图1111）） 起升机构由一台SST4-4170XKAX 170KW交流永磁变频电动机驱动，起升电机与大车1#电机共用一套变频调速装置——日本安川 686CR5港机专用变频器，功率为220KW，采取先到先服务先到先服务的控制方式（联动台上起升和大车共用一个十字手柄）, 可分别不同时地运行起升或大车机构起升机构为带PG矢量控制 38 39 2 2、起升控制过程、起升控制过程起升控制逻辑建立变频器速度给定，加减速给定信号、运行信号，终点旁路信号及紧停信号等，起升机构通过司机室联动台上的起升手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时，数字式主令手柄通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至PLC远程输入／输出摸块此信号通过PLC软件运算，被校准为对应手柄零位为0、手柄最大为10000的数，此数值范围为-10000到+10000，与手柄编码器发送的格雷码数据一一对应，经过匀加减速运算（加减速时间在程序中设定）后送到起升变频器。
起升和下降各有4至5个档位，当手柄在不同档位间变化时，手柄给PLC的数据是连续变化的如图12）40 41 起升电机通过通过旋转编码器将电机转速反馈给起升变频器，而将转速、电流、转矩等信号发送至PLC，在PLC中进行运算，再反过来控制电机，以达到更好的控制效果例如在满载时，输出最大恒转矩，可达到额定转矩的170%甚至更高；而在空载或轻载时，为了提高工作效率，充分发挥电机功率，在PLC中利用起升变频器送来的转速、电流、转矩等信号进行运算，模拟恒功率控制，实现基速以下恒转矩控制，基速以上恒功率控制起升许可逻辑允许起升时，起升机构按照手柄命令的方向运行，许可逻辑不成立时，一个停止命令将送到变频器，从而起升机构产生正常的再生停止当起升机构碰到上升极限限位时，要想退出极限位置，必须在按旁路按钮的同时反向打手柄方可退出极限位置 42 3 3、、 硬件保护硬件保护：在出现设备错误或轮胎吊处于危险状况时，安全措施确保轮胎吊马上停止错误动作，并报警提示因为这种保护一般是使用保护电器的触点来切断PLC外部的硬件回路，因此叫做硬件保护如：（1）紧停保护：当轮胎吊处于紧急状况，按此按钮控制立即断开，所有制动器立即制动。
紧停按钮安装在电气房侧、柴油机侧大梁，小车架以及司机室联动台上紧停后，必须按复位按钮一次，起升变频器才能重新启动运行2）起升超速开关：起升卷筒装有一个超速开关，起升、下降转速超过额定转速的115%时，超速开关动作，切断电路同时，控制合指示灯闪烁必须按复位按钮一次，起升变频器才能重新启动运行 43 （3）超高保护：主要指起升超高限位（又叫重锤或上极限），极限限位动作将切断起升电路，停止当前动作，制动器抱闸，必须按旁路按钮才能退出4）起升过载保护：轮胎吊装有一套重量传感装置包括小车架上四个插销式重量传感器，右联动台上的液晶显示屏可以显示起升重量另外，司机室的联动台上有一个超重指示灯，当负载超过额定负载100%，但不到110%时，该指示灯亮，并且蜂鸣器报警，但能慢速上升；当负载超过110%时，延时1.5秒停止上升，超重指示灯亮，同时蜂鸣器报警，起升只能下降，不能上升，小车和大车也不能动作，必须将故障复位后方可动作5）变频器过热保护: 当驱动柜内部温度超过允许值时停止机构的运行此外，任何一个变频器跳闸故障将通过打开变频器故障触点，切断电路并停止当前动作，可通过按故障复位按钮来复位清除掉产生故障的变频器。
44 4 4、、 软件保护软件保护按钮、限位开关、继电器和接触器以及空气开关的辅助触点等输入设备接到PLC的输入模块上，在PLC程序中利用这些输入信号对各种输出进行相关的连锁条件设置当PLC监控到输入设备的各种异常变化时，切断相关电路，这叫做软件保护如：（1） 起升电机制动器接触器检查，如果检查到制动器命令和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，起升主控接触器失电2）起升电机制动器释放检查，如果检查到制动器释放限位输入和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒、起升主控接触器失电 45 （3）起升电机制动器抱闸检查，如果检到马达制动器释放限位输入和制动器命令输出不一致达1.5秒，起升主控接触器失电4）转矩验证功能: 当出现一个运行命令时,通过检测变频器输出力矩，达到满载输出转距的50% 时，才送出信号使制动器打开如果验证失败,产生一个故障信息,关闭变频器,并停止释放制动器可以防止出现“溜钩”现象5）起升着箱及松绳保护:当PLC检测到着箱,将不允许继续下降,而只能慢速起升, 直到该状态解除 46 5 5、、 起升附属机构控制起升附属机构控制（1）起升马达风机控制：当起升控制合时，起升马达风机启动，只要控制电源保持通电，风机就一直运行。
如果2分钟内没有手柄指令信号，风机将自动停止如果风机命令与接触器辅助触点反馈输入不一致达1.5秒，风机接触器将失电，此时起升运行允许不满足，起升动作将被禁止直至此状态被改正2）起升变频器风机控制，当起升控制合时，起升变频器风机启动，只要控制电源保持通电，风机就一直运行，如果变频器风机命今与风机接触器辅助触点输入不一致达1.5秒风机接触器将失电，此时起升运行允许不满足，起升动作将被禁止直至此状态被改正 47 三、大车机构控制三、大车机构控制1 1、概述（图、概述（图1313））大车行走机构由2台55KW交流鼠笼式变频电机驱动1#大车电机与起升机构合用一个变频器（686 CR5）,由二个交流接触器分别选择起升和1#大车的运行二机构各有独立的速度调节器,电流调节器,电流限制值,过流脱扣保护及磁场控制参数等为防止二个机构在同一时刻运行,采用先到先服务的方法,即先操作的机构先运行, 只有当一个退出运行后, 另一个机构才能运行2#大车电机由另一个变频器(G7)驱动大车机构为带PG的矢量控制大车直线行驶 由司机手动操作纠偏开关实现纠偏开关通过控制二大车变频器输出频率差来调节电机速度以达到直线行驶目的。
48 49 2 2、大车控制过程、大车控制过程大车控制逻辑建立变频器速度给定，加减速给定信号、运行信号，终点旁路信号及紧停信号等，大车机构通过司机室联动台上的大车手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时，数字式主令手柄通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至PLC远程输入／输出摸块此信号通过PLC软件运算，被校准为对应手柄零位为0、手柄最大为10000的数，此数值范围为-10000到+10000，与手柄编码器发送的格雷码数据一一对应，经过匀加减速运算（加减速时间在程序中设定）后送到大车变频器因为大车有两个变频器共同控制大车动作，故命令都复制给两个变频器图14）因为大车机构承担着轮胎吊的全部重量，机械惯量比较大，为了防止机械冲击对设备造成损害，其夹减速时间要设的稍长一些 50 51 大车电机通过通过旋转编码器将电机转速反馈给大车变频器，而将转速、电流、转矩等信号发送至PLC，在PLC中进行运算，再反过来控制电机，构成闭环全数字交流变频控制系统，以达到更好的控制效果大车控制系统和起升控制系统原理相似，也是由逻辑控制和一系列保护组成，但也有自己不同之处大车许可逻辑允许起升时，大车机构按照手柄命令的方向运行，许可逻辑不成立时，一个停止命令将送到变频器，从而大车机构产生正常的再生停止。
52 3 3、、 大车硬件保护大车硬件保护：（1）大车设有四套触箱检测装置，分装于行走机构四角，触箱时报警（三叉戟式），停止当前动作，行走制动器抱闸2）大车设有四套大车行走回转警灯和警报器，分装于门架四角大车行走时报警3）驱动器过热保护: 当驱动柜内温度超过允许值时,停止大车机构运行硬件保护动作时，必须排除相关故障，然后按故障复位按钮，重新启动机构4 4、、 大车软件保护大车软件保护PLC内部控制逻辑监控大车运行的异常状态，发生异常时，切断大车运行电路如：（1）大车电机制动器接触器检查，如果检查到制动器命令和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，大车主控接触器失电53 （2）大车电机制动器释放检查，如果检查到制动器释放限位输入和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，大车主控接触器失电 （3）大车电机制动器抱闸检查，如果检查到马达制动器释放限位输入和制动器命令输出不一致达1.5秒，大车主控接触器失电 54 5 5、、 其它大车功能其它大车功能1）大车动作报警设备：当启动大车动作时，大车间断报警器和红色报警灯接触器吸合当大车动作停止，大车报警接触器断电2）大车纠偏：联动台上有大车纠偏小手柄，通过把大车纠偏命今送到任意一个变频器来降低某一台行走电机的速度，是两台行走电机速度不一致，从而实现大车的向左或向右纠偏。
大车向右纠偏将使一个纠偏命令送到1＃大车，降低此马达的速度.降速的大小在变频器里调整，这样降低的速度越大纠偏越明显；大车向左纠偏将使一个纠偏命令送到2＃大车，降低此马达的速度只有在要降低速度的马达的速度超过20％额定速度时才能进行纠偏一旦要求纠偏后，纠偏能保持，只要被降速的变频器速度不低于15％ 55 3）大车转向：大车转向有两种模式可供司机选择，即自动转向或地面转向选择是通过司机室的选择开关“大车转向司机室／地面”进行的当选择司机室，自动转向被选择；当选择地面，地面转向被选择A. 自动转向：自动转向许可逻辑成立时，允许车轮根据命令自动进行转向一旦启动车轮转向，起升及大车被禁止运行只有在所有车轮达到正确位置并进销后才能进行动作下列条件必须满足才能进行转向：控制电源合；车轮选择自动转向；吊具未闭锁；起升未运行；大车未运行；转向泵无故障；自动转向步骤如下：等待转向命令，这个步骤等待司机转向命令——油泵得电——启动油泵——油缸顶升至顶升信号到位——车轮锁销退销限位信号传回PLC——车轮转90°——锁销进销——油缸复位56 转0°度即转90°度的相反过程手动转向：如果司机把联动台上的转向选择开关放在“地面”位置，且地面液压站选择“手动”就能手动操作前后液压站的左右车轮。
当打开转向泵时，液压泵启动首先必须把进退销开关放在退销位置，最后可以按下对应的按钮来进行左右轮的转向一直到车轮转到要求的位置，此后，必须将进退销放在锁销位置，最后关断转向泵 57 四、小车机构控制四、小车机构控制1 1、、 概述（图概述（图1515））小车机构由一台30KW的交流鼠笼式变频电机驱动小车电机由一套变频器控制（G7），为带PG的矢量控制 58 2 2、小车控制过程、小车控制过程小车控制逻辑建立变频器速度给定，加减速给定信号、运行信号，终点旁路信号及紧停信号等，小车机构通过司机室联动台上的小车手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时，数字式主令手柄通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至PLC远程输入／输出摸块此信号通过PLC软件运算，被校准为对应手柄零位为0、手柄最大为10000的数，此数值范围为-10000到+10000，与手柄编码器发送的格雷码数据一一对应，经过匀加减速运算（加减速时间在程序中设定）后送到小车变频器图16）小车控制系统和起升控制系统原理基本相似小车许可逻辑允许起升时，小车机构按照手柄命令的方向运行，许可逻辑不成立时，一个停止命令将送到变频器，从而小车机构产生正常的再生停止。
当小车机构碰到极限限位时，要想退出极限位置，必须在按旁路按钮的同时反向打手柄方可退出极限位置 59 60 3 3、小车保护、小车保护：（1）超程保护: 在大梁前后各装有一个机械摆杆限位作为前后极限限位,当任一个限位断开时,会产生小车紧停，停止当前动作，制动器抱闸，需按住极限旁路按钮边操作手柄方可退出2）驱动器过热保护: 当驱动柜内温度超过允许值时,停止小车机构运行排除故障后按故障复位按钮，然后可以重新启动小车机构4 4、软件保护、软件保护PLC内部程序控制逻辑监控小车运行的异常状态，小车运行出现异常状况时切断小车运行电路1）运行计时器，运行计时器用来检查当停止命今发出后变频器是否在一定时间完全停止，当运行命令被取消，计时器启动，当制动器抱闸或新的运行命令发出，计时器复位.如果计时器超时，将关断停止继电器，故障自锁直至被复位.计时器设定大约比马达从高速到停止的时间大半秒 61 （2）小车电机制动器接触器检查，如果检查到制动器命令和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，停止继电器失电3）小车电机制动器释放检查，如果检查到制动器释放限位输入和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒、停止继电器失电。
4）小车电机制动器抱闸检查，如果检到马达制动器释放限位输入和制动器命令输出不一致达1.5秒，停止继电器失电5）前后终点保护: 前后极限位置之前分别装有机械摆杆限位,作为小车前后终点停止用6）终点前减速保护: 在前后终点前位置,分别装有磁性接近限位开关,当小车以全速通过此减速限位后, 立即减速至20% 额定转速 62 集装箱吊具是装卸集装箱的专用吊具，它通过其端部横梁四角的旋锁与集装箱的顶角配件连接，由司机操作控制旋锁的开闭作业1、 吊具伸缩及开闭锁： 吊具上所有动作都采用液压传动，吊具伸缩动作靠油马达驱动链传动实现当伸缩梁到20’或40’位置时，限位开关发出信号并切断伸／缩电磁阀电源使油马达停止转动，这时，显示吊具的伸／缩长度伸缩传动链的两边各有一套张紧装置和缓冲装置，能使传动链吸收一部分来自伸／缩方向的冲击能量当吊具四脚的锁头准确插入集装箱的四个锁孔时，把旋锁开关打到闭锁位置，可以使锁头旋转扣住集装箱锁孔；旋锁开关打到开锁位置，可以使锁头旋转，使吊具锁头能离开集装箱锁孔 五、吊具的控制和保护 63 2 2、吊具回转机构和减摇装置、吊具回转机构和减摇装置1 1）） 回转机构回转机构 回转装置设在小车司机室一侧，由一台XDT500045-M型电动推杆，四连杆机构、拉力传感器等组成。
通过电动推杆前后运动实现吊具的水平旋转回转功能通过司机在驾驶室内操作按钮执行 回转动作是为了方便司机操作吊具与集装箱半挂车上的集装箱或码头上的集装箱对位该机构可以使吊具在离地面四米进行在水平面内作±5°的回转当需要吊具在水平面内回转一定的角度时，按动左、右旋转选择开关，则电动推杆前后运动，以实现吊具的水平回转当作完回转动作后请按动“复位”开关使原倾转或回转的位置还原 2）减摇装置 减摇装置安装在小车架下，它包括减摇钢丝绳、卷筒和力矩马达本装置能减缓由于小车加速、减速而引起的摇摆从而提高工作效率当集装箱离地4.5m时，小车以额定速度运行停止5秒后，本装置能使吊具摇摆控在±10cm内 64 65 吊具动作由液压泵控制，在正常条件下，首先可用联动台上的选择开关“吊具泵开／关”手动启动液压泵，在其边上的“吊具泵开”指示灯指示是否泵在运行在控制电源合情况下，可把选择开关放到“关”的位置关断吊具泵，但是，当下列条件发生时，吊具泵将自动被关断：（1）控制电源关断；（2）吊具泵马达空气开关断开；（3）吊具电缆未连接；（4）吊具上架未连接；（5）司机室联动台上吊具泵开关未打到“开”的位置； 吊具四个角上都装有限位（现在一般都装接近式感应限位），包括着箱限位——用来检测吊具是否正确放在集装箱上、开闭锁限位——用来检测旋锁的开闭。
吊具伸缩链条附近装有20’、 40’限位，用来检测是否伸缩到所需的位置吊具上还有吊具电缆连接和上架连接限位，用来检测吊具电缆和上架是否连接 66 67 1、吊具伸缩控制：吊具伸缩控制： 吊具有三种位置可供选择.吊具可放在20’或40’，其控制通过联动台上选择开关20’ 40’进行，通过20’、 40’限位来确认吊具是否伸缩到位1） 20’/40’检测：检测伸缩梁是否在所要求的 20’／40’位置吊具必须在20’或40’到位的情况下，才允许上升，下降运行 2）吊具泵马达运行，未着箱，开锁且钢丝绳未松时才能进行吊具伸缩作业2）通过联动台上20尺或40尺按钮，可以进行20尺转40尺或40尺转20尺作业68 69 2 2、、 着箱检测：着箱检测： 当吊具正确放在集装箱上，四个锁头正确放在孔中后着箱限位发出信号检测到着箱信号，才能进行开闭锁操作，此时起升机构不能下降 70 3、旋锁控制：旋锁控制： 操作而进行的在进行旋锁操作前吊具必须着箱，着箱限位必须指示吊具四个脚上的旋锁全部着箱，否则开闭锁操作无效 假设吊具已经着箱，司机希望开锁，必须把旋锁开关扳到“开锁”位置。
如果所有着箱限位已经闭合达一定时间（可在程序中调节），那么开锁电磁阀通电，旋锁打开开锁电磁阀在开锁限位动作后关断 如果要闭锁，吊具必须着箱，检测到着箱限位全部动作后，司机把旋锁开关扳到闭锁位置如果所有着箱限位已经闭合达一定时间（可在程序中调节，一般设为0.5秒），那么闭锁信号被触发、闭锁电磁阀通电，旋锁关闭扣住集装箱闭锁电磁阀在闭锁限位动作后关断 所有旋锁必须都开锁或闭锁，起升才能被允许进行，此外司机室内和吊具上有开锁和闭锁以及着箱指示灯供司机监视 71 4 4、、 吊具回转控制：吊具回转控制： 吊具倾转司机把司机室里的“左旋／右旋”自动回零开关放在“左旋”或“右旋”位置可操作吊具旋转当左旋命令发出后，回转电机反时针方向旋转，回转电机将保持运行直至司机松开左旋开关或回转电机左旋终点限位动作；当右偏命令发出后，回转电机顺时针方向旋转，回转电机将保持运行直至司机松开右旋开关或回转电机右旋终点限位动作另外还有一个“吊具回零”带灯按钮，可用来把吊具放到中心位置，这时指示灯指示吊具的零位 ±5°检测：吊具可以有水平士5°回转，士5°位置由限位控制制，吊具偏移到任何位置，只要按吊具零位按钮，吊具便会自动回到零位。
5 5、吊具连接互锁：、吊具连接互锁： 当吊具电缆插头插到吊具上的插座以及吊具连接到吊具上架时，相应的两个限位动作才允许吊具起升、下降运行，否则不能运行 吊具的控制单元安装在轮胎吊上，而不在吊具上，这样可避兔因吊具使用时冲击而导致电控系统故障 72 六、六、 先进的通信联网功能先进的通信联网功能现代集装箱轮胎吊具有先进的通信联网功能，以日本安川PLC为例，主CPUCP316H通过CP215通信接口与电气房、司机室、小车架上的远程I/O模块RIO2000相连，构成远程I/O系统主CPU CP316H通过CP216通信接口与起升、大车、小车变频器通讯，构成全数字交流变频驱动控制系统主CPU CP316H通过CP215通信接口连接另一个CP316H，作为从PLC与工控机上安装的集装箱轮胎吊监控管理系统CMS软件系统通讯这样就可以在工控机上通过CMS界面对轮胎吊的运行进行实时监控因为CMS界面利用图形动画模拟实际设备，形象直观在工控机上安装相关PLC软件后，通过CMS界面上报出的故障可以直接故障点所在的程序页此外，CMS系统还拥有强大的管理功能，可以对轮胎吊的工作进行各种详细的记录并且打印输出。