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【港口论文】基于CAN总线的集装箱岸桥与吊具通用改造

岸桥 小编 189次浏览 0个评论 扫描二维码

基于CAN总线的集装箱岸桥与吊具通用改造

邓文飞1,邓荣军2,肖小平3

1.宁波北仑国际集装箱码头有限公司,浙江宁波,315800

2.宁波镇海港埠公司,浙江宁波,315800

3.宁波北仑第一集装箱码头有限公司,浙江宁波,315800

摘要:针对不同码头集装箱岸桥与吊具之间相互不能通用的问题,基于CAN总线通信协议,提出岸桥与吊具实施接口改造的可行性方案并进行实践检验,确定最优方案,最终实现码头岸桥设备一体化运行。

关键词:港口;岸桥;吊具;CAN总线

0 引 言

码头公司的整合能够大幅提升码头的作业能力,对码头设备的一体化运作提出更高要求,在此,以宁波北仑第一集装箱码头有限公司(以下简称“北一集司”)为例,对岸桥与吊具一体化进行深入的研究实践。北一集司的前身北仑集装箱公司,是宁波舟山港最早的专业集装箱码头公司之一,现由宁波北仑国际集装箱码头有限公司(以下简称“NBCT”)和岸线长度为499 m的多用途码头泊位(以下简称“499码头”)构成,17台岸桥设备分别为德国诺尔、日本三井、上海振华品牌(北一集司岸桥配置见表1),24台吊具设备分别为瑞典BROMMA和上海振华吊具品牌。

【港口论文】基于CAN总线的集装箱岸桥与吊具通用改造

CAN总线通信技术以其可靠性能广泛应用于工业领域。近几年,北一集司吊具电控系统全部升级为德国易福门IFM CAN总线系统,岸桥与吊具之间通信方式为点对点与CAN总线通信并存。

1 问题提出

2017年,北一集司整合运营后,由于码头岸桥之间设备标准不统一,吊具之间不能互换使用,达不到公司一体化运作要求。经统计,北一集司吊具与岸桥适用情况见表2

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为实现北一集司岸桥与吊具设备之间完全通用,需要解决如下问题:一是吊具与岸桥连接接口统一;二是吊具I/O地址统一;三是岸桥与吊具之间稳定的数据传输。

2 解决方案

2.1 吊具与岸桥连接接口统一

目前NBCT 11台岸桥采用的是国产37芯电气接口,NBCT吊具吊架电气接口见图1499码头6台岸桥采用美国产安费诺42芯电气接口,499码头吊具吊架电气接口见图2。两者不能混用,需要统一电气接口。

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图1  NBCT吊具吊架电气接口

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图2  499码头吊具吊架电气接口

经过调查研究,提出3种电气接口改造方案备选,并对各方案改造费用和后期维护成本进行比较。备选电气接口改造方案功能和成本比较见表3

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方案1和方案2兼顾点对点和CAN总线通信,方案3尝试加装1款公共接口,仅使用CAN总线通信,新装7芯电气接口及功能图见图3。从改造费用来看:方案1和方案2费用较高,后期的维护费用也较高(按接口备用成本,以每年损坏1个计算);方案3费用较低,按每年备用2套接口,每年维护成本只要约300元,关键在于能否长期稳定运行,这需要通过实践来检验。

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图3  新装7芯电气接口及功能图

2.2 吊具I/O地址统一

分别对岸桥主PLC和吊具PLCI/O地址和通信模块的配置进行统一。新岸桥都按标书要求支持CAN总线通信功能,而2台老岸桥# 151# 156不具备此功能,需要在司机室PLC从站硬件配置中加装安川261IFDP接口模块和IFM CR3120通信模块,并且将这6台岸桥的吊具PROFIBUS DP从站地址配置统一为32,以NBCT为标准。主PLC吊具I/O地址配置截图见图4。此外,还需要对其他10台吊具的PLC程序中向主PLC的传输程序段进行I/O点位位置统一。

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图4  主PLC吊具I/O地址配置截图

2.3 稳定的数据传输

吊具通信线路走向为:吊具接线箱→电气连接接口→吊架接线箱→吊具悬挂电缆→卷盘侧接线箱→低压滑环箱→司机室。对点对点通信而言,所有的吊具命令和信号接近30个,经过7个连接点,2次转换,形成近200个故障点,其中低压滑环箱和电气连接接口是比较关键的点。为降低故障率,应实现稳定的数据传输,以满足总线通信为首要目标。首先,对# 151# 156岸桥进行吊具电缆卷取机构全变频改造,对使用近20 a且故障率较高的低压滑环箱升级。其次,对所有岸桥设备加装吊具泵电源滤波器,剔除高次谐波干扰。最后,比较3种电气接口,发现前2种接口存在共同的现象:一是多次更换吊具后,接口母端卡簧片容易松弛,导致接触不良;二是作业中螺纹连接紧固处容易松动脱开,造成吊具故障,严重时会烧毁接口。以2018# 151~# 156吊具故障为例,全年吊具总计出现故障56次,其中接口故障14次(# 156烧毁1次,直接损失约9 000元),故障占比25%CAN总线在港机实际运用中,要求连接可靠,排除干扰,方可稳定运行。实践表明,连接松弛是导致CAN总线数据包丢失的症结所在,需要重点予以解决。基于以上研究数据,可按第3种方案进行局部改造和测试。

3 测试和试运行

方案3中的7芯电气接口,其连接非常紧密,理论拔插寿命高达500次以上,实际使用过程中,技术人员分别进行检验:

  • 2018412日,振华# 51吊具上# 156岸桥进行新接口双线通信作业测试,于52日下机,3周作业19 805 TEU,无故障。

  • 201857日,振华# 51吊具上NBCT # 108岸桥进行吊具功能测试,确认吊具信号点位传输、吊具命令与动作匹配,当日下机。

  • 2018830日,振华# 51吊具上# 151岸桥进行长期作业稳定性试验,1220日下机,作业41 529 TEU,通信稳定,无故障。

  • 20181120日,振华# 56吊具上NBCT # 105岸桥,进行互换作业试验,至1227日,作业18 211 TEU,无故障。

  • 20181122日,振华# 58吊具上# 155岸桥作业,至201911日,作业21 457 TEU,无故障。

测试和试运行结果达到预期,运行稳定,今后,将按照方案3对其他NBCT岸桥、吊具进行接口改造,实现北一集司所有岸桥与吊具之间完全通用。

4 结 语

实践表明,按照方案3,使用CAN总线通信,省去点对点通信中吊具命令和信号的转换环节,可实现岸桥与吊具稳定运行,使北一集司实现岸桥与吊具设备一体化运行。码头公司可根据实际情况合理配置备用吊具数量,从而减少固定资产投入。


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