FLAG板在自動化軌道式龍門起重機大車定位中的應用

張書忠 艾明飛 張 琪 張 峰 董秀喜 紀玉華

青島前灣聯合集裝箱碼頭有限責任公司

1 引言

隨著港口建設技術的不斷發展，“智能化”、“智慧化”逐漸成為各碼頭發展、建設的趨勢。在設備自動化改造方面，軌道式龍門起重機(以下簡稱軌道吊)的自動化改造被很多已經建成的碼頭所采用。設備自動化改造后對于位置定位的精度要求更高，尤其是大車機構定位，因其運行距離較長，受軌道、車輪等硬件條件影響大，已成為自動化改造項目中的關鍵節點。

目前應用比較廣泛的自動化軌道吊大車定位技術主要有以下幾種：①格雷母線定位，其系統主要包括地址編碼發射器、接收器、格雷母線、天線箱4個部分[1]，格雷母線位移傳感器以相互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合進行通信，并在通信的同時檢測到天線箱在格雷母線長度方向上的位置；②磁釘定位，即在軌道吊兩側地面埋設磁釘，并對磁釘進行編程設定一個絕對位置，再在軌道吊上安裝一個掃描接收裝置，通過掃描磁釘中的位置信息來確定大車位置；③FLAG板定位，在軌道吊兩側地面安裝FLAG板，在軌道吊兩側加裝激光對射傳感器，軌道吊大車行走時通過激光對射傳感器來感應地面上的FLAG板對大車位置進行置位，從而實現軌道吊大車位置的精確定位。

綜合比較以上幾種定位方式，根據碼頭自身的結構特點，在改造過程中最終選擇了FLAG板定位方式。現以本碼頭自動化改造為例，詳述該技術的應用特點。

2 FLAG板在自動化改造軌道吊中的應用

青島前灣聯合集裝箱碼頭有限責任公司軌道吊自動化改造項目中所采用的FLAG板定位方式，主要由2個激光對射傳感器加軌道吊兩側的FLAG板構成(見圖1)，其原理為通過激光對射傳感器感應地面FLAG板的位置來確定軌道吊的具體大車位置。在此項目中，為了提高大車定位系統的定位精度，主要采取了如下措施：

圖1 FLAG板安裝示意圖

(1)在設備海陸側大車機構各加裝1個激光對射傳感器，在作業場區海陸側奇數貝安裝FLAG板，用來對大車位置進行置位。

(2)在海陸側大車輪上加裝絕對值編碼器，采用DP通訊，直接輸入到Master PLC的261模塊，用于讀取大車的運行位置數據。

(3)改變大車變頻器對大車電機的控制方式，由交叉控制改為水平控制，通過控制海陸側大車電機的速度來減小海陸側大車位置的偏差。

軌道吊的大車機構采用的控制系統為安川控制系統，包括安川PLC及安川變頻器。在安川PLC控制程序中，此項目計算大車位置的程序分為海路側2段，控制方式為在每個貝位設置1個#參數，每個#參數對應每個貝位具體位置數據，通過WHILE語句進行下標i和j寄存器的累加，每刷過1個FLAG板，便將對應貝位的#參數傳輸到大車位置參數中(陸側：ML19902、海側：ML19906),從而實現對大車位置的置位。

3 常見的大車定位故障及處理方法

采用FLAG板定位的大車系統常見的故障有：大車位置偏差故障、大車對位運行超時故障、大車位置在OAS系統中丟失故障。

3.1 大車位置偏差故障

大車位置偏差故障即海陸側大車位置偏差超過500 mm，報此故障的原因可能有：FLAG板損壞缺失；DP通訊數據短暫中斷，造成絕對值編碼器數據丟失；激光對射限位損壞；激光對射限位對位不準，固定不牢靠，大車在運行過程中因震動等原因造成激光對射限位誤動作，造成數據置位錯誤。

針對此故障，首先由技術人員到達現場查看軌道吊有無異常狀況。若無異常狀況，則將自動化軌道吊切換至本地大車操作站操作模式，然后在遠程中控室操作臺上將此軌道吊選擇為大車置位模式，最后人工本地控制軌道吊移動大車刷過本貝位的FLAG板，即可完成對自動化軌道吊大車位置的重新置位。

3.2 大車對位運行超時故障

大車對位運行超時故障(H36.06 MB17264)主要原因為激光對射傳感器未刷到FLAG板。發生此故障時通常意味著FLAG板已經損壞，只需技術人員現場確認廠區內FLAG板具體損壞的位置，重新更換FLAG板，并手動控制軌道吊重新刷過此貝位的FLAG板即可。

3.3 大車位置丟失故障

大車位置丟失故障主要發生在設備發生通訊故障之后，由于數據丟失所致。目前主要采取場區中心貝位置位法進行解決，通過剖析程序，還可找出由于其原因造成設備無法到達中心貝位的故障。

首先確定設備在現場的實際貝位，并找到程序中大車貝位點。以青島港四期改造軌道吊程序為例，控制大車位置的數據在PLC的H13.31/H13.32兩段程序中。大車海陸側位置程序計算一致，以海側為例，ABC 3個場區分3段程序控制，C場程序貝位數據在第60步，寄存器點為DW41；B場程序貝位數據在第135步，寄存器點為DW61；A場程序貝位數據在210步，寄存器點為DW81。以A場程序為例，DW81由#W12-DW80得出，若現場設備實際貝位為49貝，程序當中顯示貝位數據為24或其他數據，說明此臺設備大車位置錯誤，會導致此條作業線的設備無法確認故障大車的位置，導致整體作業線故障。這時需要跳轉到288步，將#L580(31貝的#參數)改為#L544(49貝的#參數，海陸側程序均修改)，在大車本地控制臺，指揮司機將大車置位開關選擇A場區或者直接強制MB9823C，跑大車刷過49貝即可。

4 結語

綜合該技術在我公司軌道吊自動化改造項目中的應用情況，大車FLAG板位置定位技術完全可以滿足自動化軌道吊的作業需求，具有定位精度高、系統結構簡單、成本投入小、構件技術成熟、穩定性高、適應能力強等優點，可為各碼頭裝卸設備在自動化改造過程中大車機構定位系統的設計提供一定的借鑒。