专利名称：一种轨道吊的驱动控制系统及轨道吊的制作方法
技术领域：
本实用新型属于起吊设备技术领域，具体地说，是涉及一种轨道式集装箱龙门起 重机的驱动控制系统以及采用该驱动控制系统设计的轨道式集装箱龙门起重机。
背景技术：
在港口和码头的集装箱装卸过程中，起重机扮演着极其重要的角色。对于目前在 港口码头上常用的轨道式集装箱龙门起重机(通常简称为轨道吊)来说，其用于驱动整机 行走的大车机构和用于驱动升降机构行走的小车机构通常只有正常运行模式，即在外部条 件符合设计要求的情况下，利用两台大车变频器分别驱动两组大车电机运行，且一台大车 变频器驱动位于轨道吊同一侧的大车电机运行；而用于驱动小车机构运行的四台小车电机 则可以利用两台或者四台小车变频器进行驱动控制。传统的轨道吊在工作过程中，如果其中一台变频器或者一台电机(包括电机回 路)出现故障，现有电控系统则认为驱动回路系统故障，直接控制整机停车，使大车或小车 停止运行，等待专业人员进行维修，并仅在故障排除后整机才能重新恢复作业。由于在系统 处于故障模式下，大车或小车无法回到非工作场地的锚定停车位置，因此严重影响了轨道 吊的安全性，同时也会对同一轨道上的另外一台轨道吊的正常作业造成阻碍，由此使得码 头的装卸效率大受影响。
实用新型内容本实用新型为了解决现有轨道吊在其中一台变频器或者电机出现故障时必须整 机就地停车，由此导致对其它轨道吊的正常作业产生影响的问题，提供了一种采用全新控 制模式设计的轨道吊驱动控制系统，使得整机在故障模式下能够继续运行到锚定停车位进 行检修，以避免对工作场地的其它作业设备造成影响。为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种轨道吊的驱动控制系统，包括八台用于驱动大车行走的大车电机和两台用于 控制所述大车电机运行的大车变频器，以及在所述大车变频器进入故障模式时持续运行的 大车主控系统；其中，所述八台大车电机平均分成两组安装于大车的两侧；其中一台大车 变频器连接大车两侧的各两台大车电机，向该四台大车电机输出驱动电源；剩余四台大车 电机接收另外一台大车变频器输出的驱动电源。进一步的，在所述大车主控系统的供电回路中串联有两个分别用于表示两台大车 变频器是否准备好的状态开关，在每一个状态开关的两端均并联有一路旁路开关，所述旁 路开关在与其并联的状态开关断开时闭合，维持大车主控系统持续运行。又进一步的，所述大车变频器与PLC连接通信，当大车变频器检测到系统准备好 后，闭合与其对应的状态开关；而当大车变频器检测到系统故障时，一方面断开与其对应的 状态开关，另一方面向PLC发出故障信号，PLC在用户选择故障运行模式时，控制与该状态 开关并联的旁路开关闭合。[0009]再进一步的，所述大车主控系统在大车变频器检测到系统故障或PLC检测到该大 车电气回路有故障时，控制大车制动器持续打开。为了在其中一台大车变频器或者由该大车变频器驱动的大车电机出现故障时，由 另外一台大车变频器所控制的四台大车电机能够驱动整车平稳地到达锚定停车位，在所述 大车的两侧安装四个平衡梁，每一侧安装两个平衡梁，每一个平衡梁上安装两台所述的大 车电机；位于每一个平衡梁上的其中一台大车电机由一台所述的大车变频器驱动，其余的 四台大车电机由另外一台大车变频器驱动。优选的，位于所述每一个平衡梁外侧的大车电机由一台所述的大车变频器驱动， 位于所述每一个平衡梁内侧的大车电机由另外一台大车变频器驱动。为了进一步实现在小车机构进入故障模式时，也能够继续运行到小车的锚定停车 位，在本实用新型的驱动控制系统中还包括四台用于驱动小车行走的小车电机和至少两台 用于控制所述小车电机运行的小车变频器，以及在所述小车变频器进入故障模式时持续运 行的小车主控系统；所述四台小车电机平均分成两组安装于小车的两侧，其中一台小车变 频器连接小车两侧的各一台小车电机运行，向该两台小车电机输出驱动电源；剩余两台小 车电机接收另外一台小车变频器输出的驱动电源。再进一步的，所述小车变频器包括四台，其中，第一变频器和第二变频器分别用于 驱动位于小车两侧前端的两台小车电机运行，第三变频器和第四变频器分别用于驱动位于 小车两侧后端的两台小车电机运行；在所述小车主控系统的供电回路中串联有四个分别用 于表示所述四台小车变频器是否准备好的状态开关，其中，在与第一变频器和第二变频器 对应的两个状态开关的串联支路的两端并联有一路旁路开关；在与第三变频器和第四变频 器对应的两个状态开关的串联支路的两端并联有另外一路旁路开关，所述旁路开关在与其 并联的状态开关串联支路断开时闭合，维持小车主控系统持续运行；并且，所述小车主控系 统在小车变频器检测到系统故障时，维持小车制动器打开。更进一步的，所述小车变频器与PLC连接通信，当小车变频器检测到系统准备好 后，闭合与其对应的状态开关；而当小车变频器检测到系统故障时，一方面断开与其对应的 状态开关，另一方面向PLC发出故障信号，PLC在用户选择故障运行模式时，控制与该状态 开关并联的旁路开关闭合。基于上述驱动控制系统，本实用新型又提供了一种采用所述驱动控制系统设计的 轨道吊，通过对用于驱动整车行走的八台大车电机进行重新分组，使每台大车变频器驱动 位于大车两侧的各两台大车电机运行，并在大车变频器进入故障模式时维持大车主控系统 持续运行，从而可以实现在其中一台大车变频器进入故障模式时，另外一台大车变频器可 以驱动剩余的四台大车电机带动整车继续运行到锚定停车位后，再停车等待维修，由此可 以解决故障轨道吊因停留在工作场地而对同一轨道上的其它轨道吊的正常作业产生影响 的问题。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的轨道吊驱动控 制系统在驱动大车机构行走的部分电气回路出现故障时，可以在故障模式下将轨道吊移动 到非工作场地的锚定停车位置后再进行检修，由此可以使得运行在同一轨道上的其它轨道 吊能够继续作业，从而保证了整个港口码头的集装箱装卸作业的持续顺利进行，间接地提 高了装卸效率，并且能够充分保证轨道吊运行的安全性。
5[0017]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点 将变得更加清楚。
图1是本实用新型所提出的轨道吊中用于驱动大车机构行走的大车电机的安装 位置示意图；图2是图1中其中四台大车电机在轨道吊上的安装结构图；图3是本实用新型所提出的轨道吊驱动控制系统中用于控制大车主控系统和小 车主控系统运行的控制电路图；图4是主控系统的部分电气原理图；图5是大车电机和小车电机的驱动电路原理图；图6是本实用新型所提出的轨道吊中用于驱动小车机构行走的小车电机的安装 位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地说明。本实用新型充分考虑轨道吊上用于驱动大车机构行走的大车电机的分布情况，对 八台大车电机进行重新分组，使得通过一台大车变频器驱动的一组大车电机出现故障时， 另外一台大车变频器能够继续驱动剩余的大车电机带动整车持续行走到锚定停车位后再 行停车，由此解决了传统驱动控制方式在检测到系统故障时即刻控制整机就地停车，进而 对工作场地的其它轨道吊的正常作业产生影响的问题。下面通过一个具体的实施例来详细阐述所述轨道吊驱动控制系统的具体组建结 构及其工作原理。实施例一，图1是本实用新型所提出的轨道吊中大车电机的分布位置示意图，共 包括八台大车电机1 8，平均分成两组，分别安装在大车的两侧。本实施例使用两台大车 变频器来对所述的八台大车电机1 8进行驱动控制。为了在某一台大车变频器或者由其 控制的大车电机出现故障时，另外一台大车变频器能够继续驱动剩余的大车电机带动整车 持续运行到锚定停车位，本实施例采用一台大车变频器同时驱动大车两侧的各两台大车电 机运行，剩余四台大车电机由另外一台大车变频器驱动，且用于控制大车机构协调运行的 控制核心——大车主控系统在大车变频器进入故障模式时仍能持续运行。由于目前的轨道吊，其大车电机1 8都是安装在大车两侧的平衡梁9上，每一侧 安装两个平衡梁9，每一个平衡梁9上安装两台大车电机，如图2所示，大车电机1、2安装于 大车一侧的第一个平衡梁9上；大车电机3、4安装在大车同一侧的第二个平衡梁9上；大 车另外一侧的第三个平衡梁9上安装大车电机5、6 ；第四个平衡梁9上安装大车电机7、8。 为了在大车故障模式下实现整车的平稳运行，本实施例将位于每一个平衡梁9上的其中一 台大车电机采用一台大车变频器进行驱动控制，其余的四台大车电机由另外一台大车变频 器进行驱动控制。作为一种优选分配方式，本实施例优选采用一台大车变频器对位于每一 个平衡梁外侧的大车电机1、3、5、7进行驱动控制，采用另外一台大车变频器对位于每一个 平衡梁内侧的大车电机2、4、6、8进行驱动控制。[0029]在传统的大车主控系统的供电回路设计中，通常采用两个用于表示两台大车变频 器044INV、045INV是否准备好的状态开关K1、K2串联在所述的供电回路中，如图3所示，所 述状态开关ΚΙ、Κ2可以是大车变频器上的固有开关，也可以是通过PLC控制的外置开关。 在整个电气回路安全无故障时，大车变频器044INV、045INV进入准备好模式，状态开关K1、 K2闭合，使得用于控制大车主控电路通断电的继电器2MS线圈得电，进而控制其串联在大 车主控电路中的常开触点2MS闭合，如图4所示，控制大车机构正常运行。此时由于大车接 触器21M、22M的线圈得电，因此，其常开触点21M、22M闭合，一方面控制大车制动器的继电 器2MX得电，如图4所示，大车制动器打开；另一方面控制大车电机1 8上电运行，如图5 所示，进而驱动滚轮旋转，大车行走。而当任意一台大车变频器044INV、045INV检测到自身 或者由其控制的大车电机(包括电机回路)出现故障时，则进入故障模式，状态开关Kl或 者K2断开，继电器2MS线圈失电，从而使得其常开触点2MS断开，大车主控电路停止运行， 整个大车机构停车。为了改变传统的控制方式只要其中一台大车变频器044INV或者045INV进入故障 模式，整个大车机构就必须整机停车的问题，本实施例在每一个状态开关ΚΙ、K2的两端均 并联一路旁路开关150R2、150R3，如图3所示。所述旁路开关150R2、150R3在与其并联的状 态开关Kl或者K2断开时闭合，这样可以维持继电器2MS的线圈继续得电，从而使大车主控 电路能够持续运行。图3中串联在大车主控系统供电回路中的其它活动触点由于是传统电气回路中 用于表示其它类型故障的控制点，不是本专利申请的改进之处，因此，本实施例对这些控制 点的具体用途不再进行详细说明。在本实施例中，所述旁路开关150R2、150R3可以采用中间继电器的活动触点实 现。对于各活动触点的通断状态可以具体采用可编程逻辑控制器PLC通过改变其所在继电 器线圈的得失电状态的方式进行间接控制。将PLC与大车变频器044INV、045INV连接通信， 当大车变频器044INV、045INV检测到系统正常时，向PLC发出准备好指令，并同时控制状态 开关Kl和K2闭合，进而使大车主控系统的供电回路连通，大车制动器打开，大车电机1 8上电运行。当其中一台大车变频器044INV或者045INV检测到系统故障时，比如电机回路过 压或者过流等，以大车变频器044INV进入故障模式为例进行说明，假设作业人员选择了故 障运行模式，则大车变频器044INV将其状态开关Kl断开，同时向PLC发出故障信号。PLC 在接收到所述的故障信号后，控制与状态开关Kl并联的中继开关150R2闭合。此时，大车 主控系统持续运行，图4中的状态开关145R3由于大车变频器044INV进入故障模式而断 开，状态开关145R4由于大车变频器045INV处于准备好状态而闭合，因此，大车接触器开关 21M断开、22M闭合，如图5所示，只有大车变频器044INV驱动的四台大车电机停止运行，比 如大车电机1、3、5、7停转；由另外一台大车变频器045INV驱动的四台大车电机继续运行， 比如大车电机2、4、6、8，驱动大车机构继续行走，直到锚定停车位后再停车。图4中，由于在与大车制动器的继电器2MX线圈相串联的活动触点21M、22M的两 端也分别并联有所述的中继开关150R2、150R3，因此，即使大车机构进入大车故障模式1或 者大车故障模式2，继电器2MX的线圈仍能持续得电，大车制动器打开，使未出现故障的一 组大车电机能够继续运行，大车机构在故障模式下低速运行到锚定停车位后，停车等待检修。对小车机构的驱动控制可以采用上述与大车机构相同的控制方式，图6示出了小 车电机的分布位置，包括四台用于驱动小车行走的小车电机11 14，平均分成两组，分别 安装于小车的两侧。所述的四台小车电机11 14可以采用至少两台小车变频器进行驱 动控制，其中一台小车变频器同时驱动小车两侧的各一台小车电机运行，比如小车电机11、 12 ；剩余的两台小车电机则由另外一台小车变频器进行驱动，比如小车电机13、14 ；并且用 于控制小车机构协调运行的控制核心——小车主控系统在小车变频器进入故障模式时仍 能持续运行。这样一来，即使一台小车变频器或者由其驱动的小车电机(或者电机回路) 出现故障，还可以通过另外一台小车变频器驱动剩余的小车电机继续运行，进而带动小车 机构移动到锚定停车位后，再停车等待检修。由于传统的小车机构都是采用四台小车变频器分别对四台小车电机11 14进行 驱动控制，如图5中的小车变频器046INV、047INV、048INV和049INV，因此，本实施例以四台 小车变频器为例进行小车驱动控制系统具体阐述。其中，第一变频器048INV和第二变频器 049INV分别用于驱动位于小车两侧前端的两台小车电机13、14运行，第三变频器046INV和 第四变频器047INV分别用于驱动位于小车两侧后端的两台小车电机11、12运行。在传统的小车主控系统的供电回路设计中，同样采用四个用于表示四台小车变频 器046INV 049INV是否准备好的状态开关K3 K6串联在所述的供电回路中，如图3所 示。在整个电气回路安全无故障时，小车变频器046INV 049INV进入准备好模式，状态开 关K3 K6闭合，使得用于控制小车主控电路通断电的继电器3MS线圈得电，进而控制其串 联在小车主控电路中的常开触点3MS闭合，如图4所示，控制小车机构正常运行。此时，由于 小车接触器31M、32M、33M、34M的线圈得电，因此，其常开触点31M、32M、33M、34M闭合，一方 面控制小车制动器的继电器3MX得电，如图4所示，小车制动器打开；另一方面控制小车电 机11 14上电运行，如图5所示，进而驱动小车上的滚轮旋转，带动小车移动。而当任意 一台小车变频器046INV 049INV检测到自身或者由其控制的小车电机(包括电机回路) 出现故障时，则进入故障模式，与其对应的状态开关K3、K4、K5或K6断开，继电器3MS线圈 失电，从而使得其常开触点3MS断开，小车主控电路停止运行，整个小车机构停车。为了改变传统的小车机构控制方式只要其中一台小车变频器进入故障模式，则整 个小车机构就必须停车的问题，本实施例在与第一变频器048INV和第二变频器049INV对 应的两个状态开关K5、K6的串联支路的两端并联一路旁路开关150R4 ；在与第三变频器 046INV和第四变频器047INV对应的两个状态开关K3、K4的串联支路的两端并联另外一路 旁路开关150R5，如图3所示，也可以在每一个状态开关的两端均并联一路旁路开关。所述 旁路开关150R4、150R5在与其并联的状态开关Κ5/Κ6、Κ3/Κ4断开时闭合，这样可以维持继 电器3MS的线圈继续得电，从而使小车主控电路能够持续运行。图3中串联在小车主控系统供电回路中的其它活动触点由于是传统电气回路中 用于表示其它类型故障的控制点，不是本专利申请的改进之处，因此，本实施例对这些控制 点的具体用途不再进行详细说明。在本实施例中，所述旁路开关150R4、150R5同样可以采用中间继电器的活动触点 实现。对于各活动触点的通断状态也可以具体采用上述PLC通过改变其所在继电器线圈 的得失电状态的方式进行间接控制。将PLC与小车变频器046INV 049INV连接通信，当小车变频器046INV 049INV检测到系统正常时，向PLC发出准备好指令，并控制其状态开 关K3、K4、K5和K6闭合，进而使小车主控系统的供电回路连通，小车制动器打开，小车电机 11 14上电运行。当其中一台小车变频器046INV、047INV、048INV或者049INV检测到系统故障时， 比如电机回路过压或者过流等，以小车变频器046INV进入故障模式为例进行说明，假设作 业人员选择了故障运行模式，则小车变频器046INV将其状态开关K3断开，同时向PLC发出 故障信号。PLC在接收到所述的故障信号后，控制与状态开关K3所在串联支路相并联的中 继开关150R5闭合。此时，小车主控系统持续运行，图4中的状态开关145R5和145R6由于 小车变频器046INV进入故障模式而断开，其余状态开关145R7和145R8由于小车变频器 048INV和049INV处于准备好状态而闭合，因此，小车接触器开关31M、32M断开，33M、34M闭 合，如图5所示，小车电机11、12停止运行，小车电机13、14在小车变频器048INV和049INV 驱动作用下带动小车继续移动，直到锚定停车位后再停车。图4中，由于在与小车制动器的继电器3MX线圈相串联的活动触点31M 34M的 两端也分别并联有所述的中继开关150R5、150R4，因此，即使小车机构进入故障模式，继电 器3MX的线圈仍能持续得电，小车制动器打开，使未出现故障的小车电机能够继续运行，小 车机构在故障模式下低速运行到锚定停车位后，停车等待检修。当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例， 本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换， 也应属于本实用新型的保护范围。
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权利要求一种轨道吊的驱动控制系统，其特征在于包括八台用于驱动大车行走的大车电机和两台用于控制所述大车电机运行的大车变频器，以及在所述大车变频器进入故障模式时持续运行的大车主控系统；其中，所述八台大车电机平均分成两组安装于大车的两侧；其中一台大车变频器连接大车两侧的各两台大车电机，向该四台大车电机输出驱动电源；剩余四台大车电机接收另外一台大车变频器输出的驱动电源。
2.根据权利要求1所述的轨道吊的驱动控制系统，其特征在于在所述大车主控系统 的供电回路中串联有两个分别用于表示两台大车变频器是否准备好的状态开关，在每一个 状态开关的两端均并联有一路旁路开关，所述旁路开关在与其并联的状态开关断开时闭 合，维持大车主控系统持续运行。
3.根据权利要求2所述的轨道吊的驱动控制系统，其特征在于所述大车变频器与PLC 连接通信，所述大车变频器在检测到系统准备好后，闭合与其对应的状态开关；而当大车变 频器检测到系统故障时，一方面断开与其对应的状态开关，另一方面向PLC发出故障信号， PLC在用户选择故障运行模式时，控制与该状态开关并联的旁路开关闭合。
4.根据权利要求3所述的轨道吊的驱动控制系统，其特征在于所述大车主控系统在 大车变频器检测到系统故障或PLC检测到该大车电气回路有故障时，控制大车制动器持续 打开。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轨道吊的驱动控制系统，其特征在于在所述 大车的两侧安装有四个平衡梁，每一侧安装两个平衡梁，每一个平衡梁上安装有两台所述 的大车电机；位于每一个平衡梁上的其中一台大车电机由一台所述的大车变频器驱动，其 余的四台大车电机由另外一台大车变频器驱动。
6.根据权利要求5所述的轨道吊的驱动控制系统，其特征在于位于所述每一个平衡 梁外侧的大车电机由一台所述的大车变频器驱动，位于所述每一个平衡梁内侧的大车电机 由另外一台大车变频器驱动。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的轨道吊的驱动控制系统，其特征在于还包括 四台用于驱动小车行走的小车电机和至少两台用于控制所述小车电机运行的小车变频器， 以及在所述小车变频器进入故障模式时持续运行的小车主控系统；所述四台小车电机平均 分成两组安装于小车的两侧，其中一台小车变频器连接小车两侧的各一台小车电机运行， 向该两台小车电机输出驱动电源；剩余两台小车电机接收另外一台小车变频器输出的驱动 电源。
8.根据权利要求7所述的轨道吊的驱动控制系统，其特征在于所述小车变频器包括 四台，其中，第一变频器和第二变频器分别用于驱动位于小车两侧前端的两台小车电机运 行，第三变频器和第四变频器分别用于驱动位于小车两侧后端的两台小车电机运行；在所 述小车主控系统的供电回路中串联有四个分别用于表示所述的四台小车变频器是否准备 好的状态开关，其中，在与第一变频器和第二变频器对应的两个状态开关的串联支路的两 端并联有一路旁路开关；在与第三变频器和第四变频器对应的两个状态开关的串联支路 的两端并联有另外一路旁路开关，所述旁路开关在与其并联的状态开关串联支路断开时闭 合，维持小车主控系统持续运行；并且，所述小车主控系统在小车变频器检测到系统故障 时，控制小车制动器持续打开。
9.根据权利要求8所述的轨道吊的驱动控制系统，其特征在于所述小车变频器与PLC连接通信，所述小车变频器在检测到系统准备好后，闭合与其对应的状态开关；而当小车变 频器检测到系统故障时，一方面断开与其对应的状态开关，另一方面向PLC发出故障信号， PLC在用户选择故障运行模式时，控制与该状态开关并联的旁路开关闭合。
10. 一种轨道吊，其特征在于包括如权利要求1至9中任一项权利要求所述的驱动控 制系统。
专利摘要本实用新型公开了一种轨道吊的驱动控制系统及轨道吊，包括八台用于驱动大车行走的大车电机和两台用于控制所述大车电机运行的大车变频器，以及在所述大车变频器进入故障模式时持续运行的大车主控系统；其中，所述八台大车电机平均分成两组安装于大车的两侧；其中一台大车变频器连接大车两侧的各两台大车电机，向该四台大车电机输出驱动电源；剩余四台大车电机接收另外一台大车变频器输出的驱动电源。该轨道吊驱动控制系统在驱动大车机构行走的部分电气回路出现故障时，可以在故障模式下将轨道吊移动到非工作场地的锚定停车位置后再进行检修，由此可以使得运行在同一轨道上的其它轨道吊能够继续作业，并且能够充分保证轨道吊运行的安全性。
文档编号B66C19/00GK201670661SQ20102018048
公开日2010年12月15日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者徐东琦, 李书强 申请人:青岛港(集团)有限公司