波状挡边带式卸船机是一种大型高效连续的散粮卸船机械。由于港口散粮接卸的要求，受到国内外厂商、用户的重视。为适应我国外贸进口散粮逐年增长的需要，提高港口散粮接卸能力，避免压船、压港现象的发生，同时为推动国家重点企业技术进步，国家经贸委和交通部组织了800t/h波状挡边带式卸船机的研制。课题组经查阅分析、消化吸收了国外厂商同类机型的有关资料，并在研究、设计、制造、调试中予以借鉴。这对于立足高起点赶超国际先进港机技术很有帮助。

　　1卸船工艺对电气系统的要求1.1波状挡边带式卸船机的卸船作业主要靠取料器和输送系统来完成。输送系统由波状挡边带式输送机（简称臂架输送机）、中央溜筒、机内带式输送机、回料输送机等组成，要求起动平稳、安全可靠。司机室采用集中操作方式，考虑维修检查、调试的需要，又要求有机旁手动装置。集中控制时要求实现逻辑程序功能，与筒仓设备相互联锁。要有输送带防打滑、防跑偏、过载以及溜筒堵塞等较完善的安全保护装置。

　　1.2为收集卸船作业过程中产生的粉尘，本机配备有除尘系统。除尘设备的控制要求有按一定程序进行延时起停和故障停止及实现联锁控制的功能。还要有过载、异常压力保护。

　　1.3为使卸船机能够满足两种生产率800t/h）的需要，要求通过对取料器供料门的控制实现流量的自动控制。

　　1.4为使取料器扩大在船舱中的取料范围，除水平臂架俯仰、旋转机构外，还设置了垂直臂架摆动装置，这些机构通常采用液压传动系统。需要具有良好的电液控制功能及臂架防碰舱口及舱底的保护。

　　1.5卸船机换舱作业时需要高速行走，而在舱内移位时要低速运行，为此要求行走机构采用变速驱动器。

　　1.6卸船作业进行到清舱阶段需将清舱用推耙机吊运到舱内，为此又在机上设置了一台固定式小吊机。要求小吊机各机构传动平稳，起制动性能良好，电动机驱动器能调节运行速度，操作方便。

　　2电气传动及其安全保护按卸船工艺的要求对整机电气系统进行设计，包括高压变配电系统、功率因数补偿装置、各机构电气传动、PLC控制、信号检测及等。电气系统图如所示。安全保护、整机照明、司机室操纵台及电气房2.1物料输送系统本机机头安装有采用螺旋集料叶轮抛料的取料器。它由1台58kW鼠笼型电动机驱动，采用Y-A起动。

　　在取料器的物料进口处设有防止木块和金属块等杂物进人波状挡边输送带的防护罩。取料器还装有左、右两扇供料门，其开、闭分别由2台0.4kW电机带动的气泵驱动，并设有左、右供料门开度大小的检测电位器。

　　此外，还设有取料过载保护，通过设定过流继电器的动作值来设定取料量，左联动台上取料器电流表A-：R1可显示取料量大小。

　　臂架输送机垂直于水平组合输送机，亦称波状挡边带式输送机。它由1台132kW鼠笼式电动机驱动，采用Y-A起动。为了便于维修和保养，设置输送机低速运转装置，由1.5kW鼠笼式电动机驱动。低速运转速度为lOm/min.具有输送机防跑偏、防打滑、防逆转保护及过载保护。

　　机内输送机采用的是带罩普通槽型带式输送机，由22kW鼠笼式电动机驱动，采用Y该机进料口与中央溜筒相连，卸料口与顺岸输送机相接，亦具有防跑偏、防打滑、防中央溜筒堵塞、防卸料小车溜槽堵塞保护及过载保护。左联动台上的电流表A-BC1可显示机内输送机的流量。

　　2.2垂直臂摆动和水平臂俯仰垂直臂摆动和水平臂俯仰采用液压传动系统，1台55kW鼠笼式电动机驱动1号液压栗站。鼠笼式电动机采用Y-A起动。该泵站的2台变量泵通过比例阀分别控制垂直臂摆动油缸和水平臂俯仰油缸。

　　卸船机具有防碰舱口、防顶升和各种限位保护。液压系统设有油压、。油位、油温、过滤器堵塞等保护。

　　2.3臂架旋转机构臂架旋转机构也采用液压传动系统，由台15kW鼠笼式电动机驱动2号液压泵站。采用径向柱塞马达作动力，经立式行星齿轮减速器和一级开式齿轮传动减速，行星小齿轮绕着固定在门架上的大齿圈转动，实现卸船机上部结构的旋转。鼠笼式电动机采用Y-A起动。具有左、右旋转安全限位及锁定装置联锁保护。

　　2.4大车行走机构运行台车由4台7.5kW鼠笼式电动机驱动。为满足换舱长距离高速行走和舱内移位时低速行走的要求，采用变频调速器。变频器采用日立公司的产品，具有行走限位、过载保护并与顶轨器、锚定器、电缆卷筒相互联锁。整机行走时告警铃响，信号灯亮。同时设有风速仪，达到规定风速时发出警报，停止各种动作。

　　2.5电缆卷筒电缆卷筒由3台1.5kW鼠笼式电动机带磁性联轴器驱动。高压电缆卷筒内安装了光缆转换接头。光缆承担卸船机与筒仓中控室之间信号的传递和通信。采用由高压电缆和光纤电缆组成的复合扇形电缆。因此，省掉了控制电缆卷筒。

　　2.6除尘系统为了收集物料转载部位的粉尘而设置了除尘系统。它由上部、下部两台离心式风机、脉冲式袋滤器、集尘刮板、空气压缩机、压缩空气干燥器和风管道组成。粉尘被吸风中的负压吸入袋滤器，经回转阀（卸灰器）被分离出并重新投放到物料中向顺岸输送机输送。上部集尘风机由台1.5kW鼠笼式电动机驱动，直接起动。下部集尘风机由1台18.5kW鼠笼式电动机驱动，采用Y-A起动。集尘刮板由1台2.2kW鼠笼式电动机驱动，直接起动。卸灰器由1台。4kW鼠笼式电动机驱动，直接起动，均具有过载保护。

　　空气压缩机选用阿特拉斯柯普柯公司（Atlascopco）生产的GA7型空压机。由1台7.5kW鼠笼式电动机驱动，带压缩空气干燥器，并具有异常压力检测及过载保护装置。2.7小吊机起升机构由1台22kW绕线式电动机驱动，转子串电阻起动，带双制动器：直流电磁制动器；液压推杆制动器。

　　本机电气线路的设计使液压推杆制动器除具有制动功能外，还具有调速功能，称为“液压推杆制动器调速”。它是将起升电机转子电压反馈经变压器升压供给液压推杆制动器驱动电机，制动器似抱非抱进行减速，以获得需要的低速。起升机构还具有起升负荷限制器以及起升高、低、超高限位和过载保护等装置。

　　变幅机构由1台15kW绕线式电动机驱动，转子串电阻起动。与起升机构一样，也带双制动器，亦采用液压推杆制动器调速方案，并具有变幅角度限位及过载保护。

　　驱动，采用变频调速器，具有旋转限位、锁定联锁及过载保护。

　　2.8日立J300型变频器的技术特点本机大车行走机构及小吊机旋转机构采用了日立J300型变频器。日立变频调速器具有以下特点：2.8.1降低电机噪声，实现静音运行。通过使用由高速微处理器和IGBT组成的IPM（IntelligentPowerModule）智能功率模块，刺耳的电机噪声被大大地降低。IGBT电路能以高载波频率操作，相对以前的传统变频器。而言降低了噪音。

　　2.8.2将模糊逻辑应用到工业领域。

　　此功能可根据电机负载和制动要求自动计算佳加速、减速时间，兼顾了电机和系统两者特性。

　　2.8.3降低能源消耗，具有自动节能运行功能。J300变频器能自动选择操作参数，使电机在满足负载转矩要求的情况下，以小电流运行。与传统变频器相比更降低了能源消耗。

　　2.8.4电机参数自动调整功能。J300的自动调节方式使变频器与电机参数调整的步骤自动进行，从而简化了操作。

　　2.8.VR功能保证篼起动转矩的实现。因有AYR自动电压调整功能，当线电压下降时可以维持高起动转矩。

　　2.8.6快速应功能。J300具有的双CPU系统结构，装备了一个高速微处理器和一个DSP数字信号处理器，响应速度快。转矩响应速度约0.1S，响应速度特性的提篼对起升设备防止“溜钩”、“滑落”很有效。

　　表1为本机各机构电气传动与控制及其安全保护，表2为本机各机构传感检测及限位开关。

　　表1各机构电气传动与控制及其安全保护工作机构名称速度电动机参数台功率型式转速起动调速方式控制方式安全保护取料器鼠笼式Y-A起动整机PLC控制①防异物夹入；在三处操作：②过载保护。

　　①司机室联动台；①垂直臂防碰舱臂架输送机Y-A起动②机旁按钮盒；口保护；鼠笼式③甲板有线遥控盒。

　　b垂直臂防碰舱底保护；③过载保护；（注：以下从略）④防打滑、跑偏保护。

　　表2各机构传感检测及限位开关序号代号含义取料器右供料门开度检测电位器取料器左供料门开度检测电位器卸船机臂架输送机跑偏检测开关卸船机臂架输送机打滑检测开关机内输送机跑偏检测开关（左前、左后）机内输送机跑偏检测开关（右前、右后）（注：以下从略）机内输送机打滑检测开关垂直臂摆动角度限位开关垂直臂内外摆动角度检测电位器（送液压电子板）垂直臂摆动角度检测电位监视（送PLCA1）3整机控制本机可在3处操作，即司机室联动台、机旁操作盒（检查、维修、试车）、甲板有线摇控盒。有线遥控盒包括卸船机有线遥控盒和小吊机有线遥控盒，各带25m遥控电缆，司机可在甲板上操作。

　　表3为本机机旁操作盒一览表。

　　3.1可编程序控制器采用可编程序控制器作为卸船机的控制机，实现对整机的控制。无论是联动还是单动，无论是司机室操作还是机旁操作，无论是有线遥控还是司机室控制，均由PLC来完成其控制任务。选用美国AB公司（Allen-Bradley）的可编程序控制器PLC-5具有如下特点：3.1.1支持多种工业标准的编程语言。在IEC-1131上可以使用结构文本（类似BASIC编程）顺序流程图（SFC）、功能流程图及梯形逻辑图。方便用户使用同一种语言保存及调试程度。

　　3.1.2具有强大的程序控制功能。可以任意混用SFC、梯形图、结构文本来定义多达16个主控程序（MCP）；可以同时定义定时中断（SIT）和事件中断（P）；使用PID闭环控制使过程控制维持在需要的设定值上。主控程序结构把应用问题化为功能单元，使故障排除更容易。

　　表3机旁操作盒一览表序号代号含义安装位置大车行走操作盒门腿回料输送机操作盒水平臂架后部机内输送机操作盒机内输送机电机旁上部集尘风机操作盒水平臂架后部下部集尘风机操作盒下部除尘器集尘刮板操作盒下部除尘器卸灰器操作盒。

　　下部除尘器卸船机臂架输送机操作盒水平臂架后部臂架输送机（维修）操作盒水平臂架后部摆动/俯仰（液压）操作盒液压泵站机房臂架旋转（液质）操作盒液压泵站机房臂架旋转锁定操作盒旋转平台流量调节板操作盒中央溜简下部急停操作盒下部电气房3.1.3先进的指令集。包括基本的和先进的ABCn串指令，先进的算术指令。

　　3.1.4口令权限系统保护。可以通过处理器内置的口令和权限（4级）保护编制的程3.1.5程序执行速度。0.5ms/k位指令，2mS/k位典型的混合指令。

　　3.1.6内置串口通信。PLC-5处理器提供了一个内置的串口，可以组态为RS232C/ 422A/423、DH+、远程I/O控制网络。远程I/CKR10）通信距离为3 3.1.7具有PLC-.I.系统编程软件。Rockewllsoftware的PLC-I系列软件是一个使用菜单和功能键驱动和软件包。能使用户很快熟悉应用程序的开发和文档的编制。它强大的编辑和诊断功能将为程序开发和故障诊断节省大量时间。Rockewll software同时也提供了A.I.系列的处理器仿真程序，为在计算机上进行在线测试、诊断、调试应用程序提供了便利。

　　根据本机的工艺和控制要求，选择主机模板、光纤转换模块、丨/模板、电源模块及特殊的I/O模板，并采用冗余技术，为扩展、补充、修改提供了足够的空间。

　　本机配置I/O模块的点数为模拟量输人AI3个；模拟量输出A0个；数字量（开关量）输人DI416点；数字量（开关量）输出D0256点。

　　3.2除尘系统联动控制除尘系统联动前要求空压机先投人运行并达到规定的压力，并将“除尘系统联动-单动”选择开关置于“联动”位置。在以上准备完成后“除尘系统联动准备完毕”信号灯亮。在分别按“除尘系统联动起动”、“除尘系统联动停止”按钮后，除尘系统按以下次序起动、停止；起动程序用箭头“”表示，按顺序延时起动；停止程序用“”表示，按顺序延时停止。联动台上相应的指示灯亮或熄灭。

　　脉冲控制仪卸灰器（旋转阀门）集尘刮板上部集尘风机―下部集尘风机。

　　3.3输送系统联动控制根据卸船机工艺要求，在PLC程序编制时，按如下设计思想进行联动控制联锁。3.3.1本机输送系统与顺岸输送机具有联动互锁功能。

　　3.3.2输送系统与顺岸输送机起动时，逆料流延时起动。停止时顺料流延时停止。故障时故障点上游设备立即停止，下游设备延时顺序停止，并有相应的信号指示。

　　3.3.3带载起动。

　　3.3.4本机输送系统程序联动与单动、司机室操作与遥控之间均具有硬软件操作联锁。3.3.5与中控室联锁信号。为使筒仓设备、顺岸输送机及卸船机输送系统协调运行和有效作业，本机通过光缆与中控室传递如下联锁信号：中控室向卸船机发出“允许卸船机运转”、“顺岸输送机运转”、“筒仓满仓”、“筒仓急停”信号。卸船机向中控室发出“卸船机运行”、“卸船机急停”信号。当输送系统发生故障时将使卸船流程停止。

　　输送系统联动前必须要除尘系统正常工作，为此要求空压机先投入运行。并与筒仓中控室取得联络信号，按生产率要求设定取料器开度。将“输送系统联动/单动选择开关”置于“联动”处。在以上准备工作完成后，停按钮，输送系统将按如下次序起停。起动程序用“”表示，停止程序用“”表示。

　　机内输送机臂架输送机回料输送机。

　　取料器不纳入“输送系统联动”的范围，这将为流量的控制带来方便。

　　3.4卸船机流量控制卸船机流量（生产率）的控制是通过对取料器门的控制来实现的。在右台上设有“取料器门开度计”，用开度计右侧的旋钮设定门开度的上限（红色指针800t/h）。用左侧旋钮设定门开度的下限（绿色指针400t/h）。

　　在右台上设置了“取料器门开、闭”按钮，若设定了开度计的上限8001/，则按取料器门开按钮。若设定了开度计的下限400t/h，则按取料器门闭按钮，开闭按钮系带灯按钮，按下后白色灯闪亮，取料器门进行开、闭动作。动作到开度计的设定值时停止。

　　取料器门在开闭动作时，其检测电位器将检测到的电压值送到电量变换器变换成DC4-20mA电流，此电流信号送入右台上的“取料器门开度计”（电流表），当开度计的黑色指针达到或超过红色指针（设定上限800t/h）时，微动开关发出H信号。当开度计的黑色指针达到或超过绿色指针（设定下限4014时，微动开关发出L信号。H、L信号均送人PLC，按PLC的流量控制程序运行。

　　3.5臂架摆动/俯仰及旋转的电液控制臂架摆动/俯仰采用液压油缸传动，臂架旋转由液压马达来驱动。电磁比例阀PV- 1、PV-2控制垂直臂架摆动，是通过控制摆动变量栗斜盘的方向及开度大小来实现的。电磁比例阀PV-3、PV-4控制水平臂架俯伸，也是通过控制变幅变量泵斜盘的方向及开度大小来实现的。电磁比例阀PV-5、PV-6控制臂架旋转，通过控制主油管的可变流量来调节液压马达的速度。溢流阀PV-7为外摆压力控制，PV-8为内摆压力控制，PV-9为俯仰压力控制。溢流阀压力控制单元实现防顶升力保护。液压系统内设置了垂直臂内、外摆动不同角度，水平臂不同幅度时，油缸避让船舶横摇顶升力的保护。在垂直臂摆动和水平臂俯仰油缸液压油路中，设有可检测异常压力的溢流回路。当顶升力超过设定值，油缸液压回路出现异常高压，溢流阀溢流自动将臂架抬起，或自动内摆或自动外摆，减缓碰撞。

　　本液压系统有两种操作控制方式：电动：采用主令控制器给电磁阀供电。

　　手动：采用手动阀直接控制油缸和液压马达。

　　作业中如遇停电，起动应急用发动机，应急泵投入工作，采用手动阀控制可将垂直臂架移出舱口。

　　4运转状态监视及故检测并与AB公司的PLC通信连接成为上位机。

　　其主要功能是：编制、装载、修改、调试PLC程序；显示整机运行状态，显示垂直臂架摆动角度和水平臂架俯仰角度及机内输送机负荷；对运行程序进行故障诊断并显示故障点。

　　4.1运行状态监视利用组态软件设计的画面，可实时显示卸船机运行状态。例如垂直臂摆动角度检测申位器和水平臂俯仰角度检测电位器，把检测的电压值送电量变换器变成DC4-20mA的电流信号，此电流信号送入模拟量输入模板，又经A/D变换，可在CRT上实时显示垂直臂摆动的位置和水平臂俯仰的位置。从机内输送机主回路的电流互感器取得的电流经电量变换器变成DC4-20mA电流信号，此电流信号送入模拟量输入模板，亦可在CRT上实时显示机内输送机的负荷值或备查询。

　　4.2故障检测当高压开关柜、变频器、各运行机构电气柜及检测开关发生故障时，在左联动台上均有相应的信号灯指示。全部故障信号均由PLC输出，即由运行检测程序产生。

　　对应用程序运行发生的故障可通过PC机进行在线测试、诊断，较为便利。PLC的开关量I/O信号的故障亦可在PC机上实时查询检测显示。

　　随着微电子技术、计算机技术、电力电子技术的迅速发展，港口机械电气自动化水平得到了显著的提高。PLC、变频调速器、PC机在港口机械上的成功应用，深刻地改变着港口机械的面貌，推动了港口装卸工艺的技术进步。波状挡边带式卸船机的研制又是一个例证。