某码头岸桥起升制动器释放故障分析及PLC程序优化

杨灵岳

摘要：集装箱岸桥作业过程中发生起升失速故障，在手柄回零后又立刻下降的过程中吊具突然失控下降，通过历史回放、PLC程序分析确定故障产生原因，采取优化PLC控制程序，优化起升制动器打开的逻辑排除安全隐患。

关键词：集装箱岸桥;起升失速;起升制动器

0  引言

我司2台岸桥改造后采用西门子S7-317的PLC，改造后不久即在作业过程中出现了吊具下降过程中失速的故障，具体经过如下：司机吊28吨左右的重箱在海侧舱口附近准备对位入舱，手柄回零做好对位确认后慢速推手柄下降，此时吊具突然失速下降一段，司机反映过来后马上拍紧停，起升迅速抱闸防止事故的发生。

1  故障记录分析

由于桥吊司机反馈的几次故障发生经过大同小异，我们针对其中一台桥吊的一次故障进行分析。我们通过对该次故障发生时的CMS历史曲线进行分析解读如下：

通过起升手柄给定的曲线，可以看出司机在16时2分13秒的时候执行手柄下降的命令。对比起升电机的速度反馈曲线，司机执行下降的命令后吊具开始下降并且下降速度很快超过手柄给定值，说明电机在手柄动作的同时开始失速。结合起升电机的力矩反馈曲线以及历史故障记录，我们发现在2分14秒的时候起升电机的力矩是零，随后2分16秒司机立刻拍紧停，制动器抱闸。

2  故障原因分析

从历史曲线可以看出，发生故障时起升电机的力矩正好为0，说明此时驱动器没有力矩输出，但是同时起升制动器打开，因此出现吊具失速下降的现象。要寻找故障根源，首先从制动器的打开条件入手。如图1所示，在程序块FB23的NW8中，制动器输出的条件由SR控制器Hoi_sbrkopenCmd控制，当起升没有运行命令且电机转速进入零速区间时时，该控制器的R端就为1，让制动器关闭。而该控制器的S端由另一个SR控制器M216.7控制，从程序可以看出，只要M216.7的输入端为1，输出就一直保持为1，只有当变频器1运行反馈或变频器2运行反馈为0时，才能将输出复位为0。

而从图2可以看出，当起升运行命令关断后延时3秒，变频器才停止运行。综上所述，当起升手柄回零且电机转速进入零速区间时，起升制动器会关闭，但是此时起升变频器还在运行，只要起升手柄再次动作，制动器就会马上打开。如果在起升运行命令关断后第三秒，由于变频器跟PLC之间的传输有短暂的延时，存在变频器已经停止运行而PLC接受到的是变频器运行信号的瞬间，此时如果凑巧起升手柄动作，制动器就会打开，就会出现起升失速的情况。

找到疑似的故障源后，我们又调出故障桥吊的制动器动作情况，发现正好在2分11秒的前一刻制动器关闭，13秒的时候制动器又打开，符合故障分析的故障发生现象。

3  改进措施

找到故障源后，我们组织技术人员对程序进行以下优化：

①修改制动器打开的逻辑，只要起升运行命令为零，制动器立刻关断，就算起升手柄重新动作，且变频器运行条件满足，也要延时1.7秒起升制动器才会打开。修改后的逻辑见图3。

②修改变频器允许的条件，当起升运行命令关断后延时10秒，变频器才停止运行，并且只要变频器停止运行，必须等1.7秒后才能重新运行。修改后的动作条件见图4。

4  结语

从这个故障可以看出，起重机的起升及俯仰机构的制动器最好由变频器控制，如果由PLC进行控制则可能由于变频器及PLC的扫描时间差异存在本文提及的安全隐患，必须完善PLC逻辑确保机构正常动作。两台岸桥的程序经过优化后，作業至今司机未再反馈过同样的故障。

参考文献：

[1]忻嘉霖.基于PLC的岸桥电控系统故障分析[J].电气自动化，2018，40（3）：88-99.