目前，全變頻吊具電纜卷筒係統已在港口生產中得到廣泛應用，但在控製方式以及機械結構上仍存（cún）在不足，表現為（wéi）係統控製（zhì）電路複雜（zá），故障環節較多（duō），極易發生係統故障，掉電纜、損壞電纜事故，時常造成（chéng）岸邊集裝箱起（qǐ）重機（以下（xià）簡稱岸橋（qiáo））長時間停機現象（xiàng）。本文（wén）根據（jù）實際工況設（shè）計實施了一套新的吊具卷纜係統。該係（xì）統使用帶編碼器的變頻電機進行閉環控製（zhì），機械機構以卷筒與緩衝器配合使用（yòng），通過機車PLC控製程序，根據不同工況輸出（chū）力矩（jǔ）給定致變頻器，變頻器驅動電（diàn）機，通過減速（sù）箱直接帶（dài）動卷筒。這種控製方式有效提高了係統的運行可靠性（xìng）。
1 改造方案
1.1 方案比較
根據綜合分析（xī）整個係統的科學性、機（jī）械（xiè）結構的安全使用要求、設備性能參數的優化、電控類型和產（chǎn）品的選擇、改造費用和周期等（děng）因素，提出了三種岸橋吊具動力卷筒係統的改造方案（àn）。
(1) 電纜（lǎn）卷盤方案。采用電纜卷盤（pán）結構，使用安（ān）川（chuān）公司生產的A1000變頻器，驅動2台專用變頻電機，通過磁滯（zhì）連軸器和（hé）減速箱帶動（dòng）卷盤跟吊具運轉（zhuǎn），變頻器的控製由機車（chē）PLC實現，為速度控製，且輸出的速度是平滑無級的，另外此係統（tǒng）沒有速度反饋，為開環控製。
(2) 電纜卷筒方案。采用卷筒（tǒng）機（jī）械（xiè）結構，簡化（huà）控製回路。更換電纜（lǎn）卷筒采用雙支撐（chēng）結構，改型垂纜減速箱將錐型齒輪改為直式齒（chǐ）輪。使用一台電機驅動（dòng）卷（juàn）纜，變頻器升級，采用通訊控（kòng）製方式（shì）的電氣設計簡（jiǎn）化控製流程（chéng），減少控製元件。根據起升機構的（de）運行位置（zhì）與速度實現力矩控製與閉環控製。
(3)局部改進方案。原機械結構不變，在電纜卷筒東側（cè）增加支撐點，采用直式齒輪減速（sù）箱。2台電機不變，升級變頻器，電氣（qì）元件重新選型更新，減少相關控製器件（jiàn）。控製方式不變，將故障（zhàng）高發部位升級換型。
以（yǐ）上三種改造方案中，經分析比較，最終選定（dìng）電纜卷筒方案，從電氣與機械方麵對裝卸橋吊具動力電（diàn）纜係（xì）統進行全麵升（shēng）級，優化控製流（liú）程。
1.2 工況設（shè）計
該係統控（kòng）製（zhì）吊具電纜跟隨吊具（jù）上下運動進行收放動作，在正常情況（kuàng）下（xià），起（qǐ）重機PLC收到吊（diào）具手柄信息，就向電纜卷筒係統發出啟動指令；電纜（lǎn）卷筒係統變頻器立即啟動（dòng）實現轉矩控製（同時製（zhì）動（dòng）器打開），並立即反饋起重機“電纜（lǎn）卷（juàn）筒係統已經運行信（xìn）號”；收到此信（xìn）號後，吊具起升才可以運行；起重（chóng）機（jī）吊具停止（zhǐ）到零速後，電纜（lǎn）卷（juàn）筒係統再延時停止。
在控製方式上，根據起升機構的運行情況，將卷纜係統分為6種工況。通過岸橋（qiáo）主控係統采集設備信息，經過分析運（yùn）算（suàn）得出卷纜（lǎn）所處工況，輸出給變頻器相應的（de）力矩給定，保（bǎo）證（zhèng）電纜在作業中保持良好（hǎo）的拉伸力，從而不（bú）會對電（diàn）纜產生損（sǔn）傷。
根據前期調研，該（gāi）設（shè）計方案具有一定的可行性。其中更換電纜卷筒、改型垂纜減速箱、采用雙支撐結構等一係列硬件改進措施提高了設（shè）備安全性能。將2台電機更換為1台電機驅動卷纜，降（jiàng）低設備維護成本，變頻器升級為安川（chuān）A1000型號，采用通訊控製方式（shì）的（de）電（diàn）氣設計簡化了控製流程，使係統更加科（kē）學。
2 實施方案（àn）
2.1 方案概述
更換電纜卷（juàn）筒，采（cǎi）用（yòng）雙支撐結構，改型（xíng）卷纜減速箱，將2台電機更換為1台電機驅動卷纜，變頻器升級為安川A1000型號，編碼器、超速開關、製動器及電控櫃內各電氣元件整體升級換型。
2.2 主要元件升級
(1) 電動機。根據設計要求（qiú），將用1台（tái）較大功率的電機替代原有2台（tái）小功率電機控製卷纜係統的運（yùn）轉，解決（jué）雙電機控製的（de）同步（bù）問題，同時在滿足功率（lǜ）、電（diàn）壓等技術要求的（de）前提下，科學選型。
(2) 變頻器。按照電機的輸出電流、負載總功率、負載電壓等級，選購1台較為成熟的變（biàn）頻器產品，提高控製精（jīng）度。
2.3 安裝調試
(1) 硬件安裝。改造硬件施工包（bāo）括原（yuán）機械器件拆裝、新型機械設備安裝（zhuāng）以及電氣安裝3個階段。首先（xiān）根（gēn）據實（shí）際情況製定了卷纜卷筒、減速箱等（děng）機械大部件的吊裝方案，嚴格按照安全要求將（jiāng）原有機械器（qì）件吊下更換為新型機械設備，根據（jù）設計方（fāng）案焊接主體（tǐ）框架，按規（guī）範安裝（zhuāng）各機（jī）械元件，合理優化輻射電纜（lǎn），規範接線。
(2) 軟件程序編寫。按照設計思路，卷纜係統（tǒng）的變頻器控製由機車PLC係統進行編程（chéng）來實現軟件控製。這樣操作簡單，並且控製過程準確有效，便於調試維修。程序的主要設計思路是：根據（jù）起（qǐ）升機構的運行情況，將卷纜係統分為6種工況。通過橋吊主控係統（tǒng）采集設（shè）備信息，經過分析運算（suàn）得出卷纜所處工況，輸出給變頻（pín）器相應（yīng）的力矩（jǔ）給定，保證電纜在作業（yè）中保持（chí）良好的拉伸力，從而不會對電纜產生損傷。
3 結語
經過技術改造（zào）後，新型卷纜係統（tǒng）在岸橋上運行穩定。在使用過程中（zhōng），整套係統故障率保（bǎo）持了一個較（jiào）低的水平，設（shè）備的安全可靠性得（dé）到很大的（de）提（tí）升，基本避免了原係統內多種故障，達到了預期效果，保證了船舶計劃動態的兌現。同時整（zhěng）台設備節省費用年均3萬元，創造效益年均55836元，具（jù）有較大的（de）推廣價值。
