专利名称：系泊小车自动监测与控制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及系泊小车自动监测与控制设备。
背景技术：
无论在货运还是客运码头，船只的停靠都需要依靠缆绳，在船只吨位较小时，可以依靠人力将缆绳收紧并缠绕在缆绳柱上，但对于大吨位船只，就不是人力能够解决的了，通常就会采用系泊小车，系泊小车采用电动机带动收缆卷筒将缆绳收紧。目前在大型码头系泊小车已经被广泛使用，但是由于设计之初只是用于代替人力进行收缆，所以每个系泊小车都采用独立控制，相互之间没有联系，并且在缆绳收紧之后没有自动力矩控制，这就导致·在风浪较大的情况下，同一船只的各条缆绳之间会受力不均匀，导致受力较大的缆绳容易发生断裂，如果断裂就会将该情况恶化，导致其他缆绳负载突然增大，引起连锁反应，可能导致其他缆绳因为载荷过大而迅速断裂，造成船只的安全事故发生。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型提供一种有效地解决方案，实现系泊小车自动监测与控制设备。本实用新型所采用的技术方案是该系泊小车自动监测与控制设备包括若干个系泊小车控制设备、综合控制柜、现场监控设备、远程监控设备，系泊小车控制设备控制系泊小车的运行，所有系泊小车控制设备都通过总线与综合控制柜相连；综合控制柜又通过以太网与现场监控设备以及远程监控设备相连。系泊小车控制设备包括变频器、电动机、编码器、PLC、操作盒、力矩传感器，其中电动机和编码器与变频器相连；操作盒和力矩传感器与PLC相连；PLC又通过总线与变频器相连。综合控制柜包括PLC、触摸屏、以太网模块、交换机；以太网模块和触摸屏与PLC相连；交换机与以太网模块相连。现场控制设备包括工控机、操作台、PLC、以太网模块、交换机，操作台与PLC相连；PLC与以太网模块相连；工控机和以太网模块都与交换机相连。远程控制设备只包括一台工控机，通过以太网与综合控制柜的交换机相连。本实用新型的重点内容是将多台系泊小车的控制设备进行综合控制，进行网络连接，实现对多台系泊小车的综合管理、监控，对于每台系泊小车实现力矩自动平衡控制，自动对缆绳进行力矩监控。由于目前投入使用在系泊小车主要还是独立运行，所以存在力矩不均衡的安全隐患，本实用新型将所有系泊小车实现网络化、智能化管理，将每台系泊小车的控制设备通过PLC进行智能控制，将收缆电动机增加编码器，并采用变频器实现闭环力矩控制。在收缆卷筒上增设力矩传感器，检测每台系泊小车的工作力矩，并传递到PLC上，由于每台系泊小车的PLC都通过总线连接到综合控制柜的PLC上，所以在综合控制柜上的PLC将可以对所以在网的系泊小车的工作情况进行综合控制、和统筹管理，所以综合控制柜的PLC可以采集到每台系泊小车的工作力矩，然后对这些力矩进行分析，然后对力矩过大或力矩过小的系泊小车进行力矩平衡，并将控制指令下发到对应的系泊小车控制设备的PLC上，这样即可实现整体的力矩均衡控制，不会导致个别系泊小车的力矩过大的问题。在综合控制柜中设置触摸屏，不仅可以检测到每台系泊小车的状态，同时也可以进行工作策略的设置。由于每次靠港的船只大小和数量不一定相同，所以分配给每个船只的系泊小车数量不一定相同，而且在多个船只靠岸时又需要将系泊小车进行分组，这些工作情况都将通过触摸屏进行设置，而综合控制柜的PLC对这些参数进行处理将系泊小车的力矩，平衡策略按照这些参数来运行。由于综合控制柜通常安装在同一的打开设备控制室中，并且距离现场较远，所以通过触摸屏的调整不是很方便，所以在现场都设置有操作室，由现场管理人员执勤，所以为了方便现场执勤人员迅速进行系泊小车的管理和设置以及状态的监视，在现场操作室设置一套现场监控设备，这套现场监控设备包括工控机、PLC、操作台以及以太网相关的设备。综合控制柜与现场控制设备通过工艺以太网连接，操作人员可以通过工控机完成综合控制柜中触摸屏的功能，同时也可以通过操作台对系泊小车进行独立操作。操作台的按钮和指示灯连接在小车控制设备的PLC上，该PLC再通过以太网设备传递到综合控制柜，这样就可以实现操作台的操作功能。为了对码头设备进行总统筹和计划安排，通常码头会设置一个综合办公楼，由办公人员对码头上的所有设备进行工作情况统计，并制定设备的工作计划和维修计划，所以这些办公人员也需要对码头现场的设备进行状态监视，但由于职能的原因，通常只需要进行一些状态监视即可。所以为了进一步实现系泊小车的统筹管理，在码头综合办公楼设置一部工控机，通过以太网连接到现场的综合控制柜，这样在办公楼中即可实现对所有系泊小车的状态监视，同时该工控机还可以实现对所有系泊小车的工作情况进行汇总，自动制定维修计划，自动汇总工作量，工作班次等等数据报表，可以极大显示办公人员的工作量。本实用新型的有益效果是完美的实现了对码头系泊小车进行自动监测，自动，自动化管理，有效克服了目前市场上的系泊小车普遍存在力矩不均衡的安全隐患。
图1是本实用新型的系统结构示意图。图2是本实用新型系泊小车控制设备的结构图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施例。实施例本实用新型系统结构图如图1所示，由系泊小车控制设备、综合控制柜、现场监控设备、远程监控设备构成。本实施例未对连接的系泊小车控制设备的数量进行限定，由于码头不同，所拥有的系泊小车数量也不同，本实用新型最多可以连接的系泊小车的数量是由PLC总线容量决定，通常西门子的Profibus总线的容量为128个节点，除去综合控制柜CPU占用的节点，本实用新型在不进行总线扩展的情况下可以控制127个系泊小车控制设备，如果进行总线扩展本实用新型理论上可以控制数百台系泊小车，所以可以满足任何码头的需求。[0017]图1中系泊小车控制设备I中绘制了完整的结构图，因为其他系泊小车控制设备内部结构与此相同，所以没有绘制内部结构图。图2是一台系泊小车控制设备的结构图。三相380V交流电源经过总断路器QO和总接触器KO为整个设备提供动力电源，MlO是收缆卷筒的电动机，由变频器进行控制，Bll是名称编码器与电动机机械同轴连接到变频器提供电动机的速度反馈，编码器、电动机、变频器构成一个闭环控制系统，通过对变频器的控制可以实现对电动机的恒转矩控制，从而是收缆卷筒的力矩不会过大，从而避免因为电动机出力过大而造成缆绳或卷筒的损坏。380V电源经过Q70、K70对制动器Yll进行控制，K70、K0由PLC进行控制。380V电源经过控制电源断路器Q31连接到控制变压器T11，将380V电源变换为220V交流电源，经过Fll为整个设备提供220V的控制电源。220V的控制设备主要包括KO和K70，其控制回路因为是通用电路，所以没有绘制。220V电源再经过DOl变换为24V直流电源，为PLC供电。其中操作盒也连接在PLC上，该操作台为通用按钮指示灯操作台没有特殊性，所以图2中未绘制该部分线路。PLC与变频器之间采用总线连接，实现对变频器的无极控制。POl是力矩传感器安装在卷筒上，检测卷筒的力矩，传递到PLC，PLC根据该力矩进行换算之后对变频器进行力矩控制，保持变频器一直运行在恒力矩状态下。如果PLC接收到综合控制柜的力矩控制信号之后会根据其力矩参数重新控制变频器，使其在给定力矩下运行。综合控制柜见图1中的中间部分，包括PLC、触摸屏、以太网模块、交换机，这里省略了电源部分，电源部分同样采用24V直流电源，也没有特殊性，按照常规设计即可。综合控制柜体现在综合控制方面，所以系泊小车都通过总线连接到综合控制柜的PLC，该PLC负责总体平衡和分组控制，同时也对每台系泊小车的状态进行采集和汇总，并提交到现场设备的工控机和远程监控设备的工控机。为了便于远距离通讯和提高通用性，将PLC增加以太网模块，通过交换机将PLC信息传递到两地的监控设备的工控机上。触摸屏为核心调整设备，主要的人机交互将主要由触摸屏实现，因为触摸屏与PLC有着更紧密的联系，同时由于处于核心控制室中，通常是有系统维护人员控制，所以也有着较两地工控机更高的设置权限。也提供更多的系统诊断和监视功能。现场操作设备位于现场操作室，主要有PLC、工控机、操作台、以太网模块和交换机构成，见图1的右侧框图。现场操作设备是为了便于现场作业指挥和作业统计人员设计，只负责显示主要的综合控制柜传递来的信息，对该信息进行汇总报表，由现场作业人员进行填报后传递到远程工控机进行显示和汇总，操作台平时并不使用，正在发生故障时进行手动操作用。由于距离中控室中的综合控制柜较远，使用只能通过以太网传递数据，所以需要设置PLC、以太网模块、交换机来实现操作台和综合控制柜的数据交换。远程监控设备为最上层的设备，同时也是权限最低的设备，只能对现场监控设备传递来的数据进行汇总报表和下方工作信息，不能对系泊小车进行控制，只能对系泊小车的工作情况进行监视。该设备主要服务于综合管理层的人员，方便对系泊小车的整体情况进行检测、统计、报表，以便于对于工作班组、工作计划、维护计划进行制定。
权利要求1. 一种系泊小车自动监测与控制设备，其特征在于该系泊小车自动监测与控制设备包括若干个系泊小车控制设备、综合控制柜、现场监控设备、远程监控设备，系泊小车控制设备控制系泊小车的运行，所有系泊小车控制设备都通过总线与综合控制柜相连；综合控制柜又通过以太网与现场监控设备以及远程监控设备相连；系泊小车控制设备包括变频器、电动机、编码器、PLC、操作盒、力矩传感器，其中电动机和编码器与变频器相连；操作盒和力矩传感器与PLC相连；PLC又通过总线与变频器相连；综合控制柜包括PLC、触摸屏、以太网模块、交换机；以太网模块和触摸屏与PLC相连；交换机与以太网模块相连；现场控制设备包括工控机、操作台、PLC、以太网模块、交换机，操作台与PLC相连；PLC与以太网模块相连；工控机和以太网模块都与交换机相连；远程控制设备只包括一台工控机，通过以太网与综合控制柜的交换机相连。
专利摘要一种系泊小车自动监测与控制设备，系泊小车控制设备控制系泊小车的运行，所有系泊小车控制设备都通过总线与综合控制柜相连；综合控制柜又通过以太网与现场监控设备以及远程监控设备相连。系泊小车控制设备包括变频器、电动机、编码器、PLC、操作盒、力矩传感器，其中电动机和编码器与变频器相连；操作盒和力矩传感器与PLC相连。综合控制柜包括PLC、触摸屏、以太网模块、交换机，现场控制设备包括工控机、操作台、PLC、以太网模块、交换机，操作台与PLC相连。本实用新型实现了对码头系泊小车进行自动监测，自动，自动化管理，克服了目前市场上的系泊小车普遍存在力矩不均衡的安全隐患。
文档编号B66D1/50GK202848951SQ20122059132
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者周德峰 申请人:大连宝信起重技术有限公司