设备管理四桥式抓斗
卸船机的电器驱动和
电器设备
桥式抓斗卸船机的电器驱动和电器设备
一、电源
1、高压电缆简介
本卸船机的供电电源采用三相交流 6000V，50HZ。由码头 16#变电所经码头电缆槽送至卸船
机接线箱，然后通过挠性电缆由电缆卷筒引上机，最终到达高压开关柜。机上高压电缆选用
意大利 PANZERFLEX公司生产的 3x150+2x35+6FO型号电缆，内含 6根通讯光缆，总长 260米。
2、 缆卷筒驱动原理与保护
卸船机电缆卷筒有两种，1#、2#卸船机选用的是意大利 SPECIMAS 公司生产的双卷筒牵引方
式，3#卸船机选用的是德国 STAMAS 公司生产的力矩电机单卷筒牵引形式。其中前者双卷筒
中的小卷筒用来牵引，即把码头上的电缆曳引到机上来，大卷筒用来把牵引上来的电缆存储
起来。由于高压电缆长度比较长，电缆卷筒在卷取的过程中，力矩会随之变化，为保证电缆
卷取过程中既力矩合适，就要有力矩调整装置，由于两种卷筒形式不同，所以其调整方式也
不同，1#、2#卸船机电缆卷筒的力矩调整是由通过调整减速箱内顶压摩擦片的弹簧长度来改
变的，3#卸船机的力矩调整是通过改变串在力矩电机电枢回路中的电阻来实现的。也就是说，
一个是靠机械，一个是靠电气。
电缆卷筒保护主要有过紧、过松、终点保护几种，其中过松和过紧限位安装在导缆装置上，
终点限位安装在光缆箱内。由于电缆在过中点的时候，状态和松缆时的状态时一样的，所以
为让控制系统识别，在光缆箱内还设有一个中点限位，电缆过中点的时候和松缆限位一起动
作。过松过紧限位采用机械摇臂式，终点和中点限位采用凸轮式。3#卸船机电缆卷筒的限位
采用感应式。
3、变压器、高压开关柜规格以及参数介绍
高压开关柜由进线柜，负荷开关柜组成，附电压表和电流表。用于整流变压器的开关柜，选
用 SF6开关，电动/手动两种操作。用于辅助变压器的高压开关柜，选用 SF6开关，电动/手
动两种操作。高压开关柜有独立的灭弧室，并可单独更换。高压开关柜的防护等级为 IP3X，
柜内装有空间加热器。
整流变压器为环氧干式自冷型，参数为：3300KVA，3相，6000V/725V（空载状态），50HZ6%，
IP23；辅助变压器为环氧干式自冷型，参数为：500KVA，3相，6000V/400V（空载状态）。两
变压器绝缘等级均为 F级。
二、照明与通讯
1、卸船机照明灯具
卸船机的照明回路是一个独立的电气回路，由 6000V/400V的辅助变压器通过 400V的隔离变
压器进行供电，每个照明回路都设有过流、短路等保护装置，最大限度的保证卸船机其它电
气设备的安全。由于卸船机工作在码头的最前沿，工况恶劣，机上所有的室外灯具都选用具
有防水、防暴、防震、防腐蚀性和透雾性很强的高压钠灯，因为高压钠灯是一种高强度气体
放电灯泡。气体放电灯泡的负阻特性，如果把灯泡单独接到电网中去，其工作状态是不稳定
的，随着放电过程继续，它必将导致电路中电流无限上升，最后直至灯光或电路中的零部件
被过流烧毁，所以，在电路主回路中加装隔离变压器，隔离变压器的作用是当照明回路发生
短路、接地等情况时，瞬时短路电流不直接冲击辅助变压器，以保证起他控制电路的安全运
行，卸船机灯具采用 PLC与接触器进行控制，具有远程控制的特点，整机的工作照明分为前
大梁、后大梁、司机室、中间横梁、门腿等几部分，前后大梁以及司机室底部均装有 1000W
的反射型高压钠灯，其余部位装有 400W的反射型高压钠灯。
压钠灯灯泡工作原理
当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞剂受热蒸
发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质钠原子，使其
获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；或由电离态变为激发态，再回到基戊
无限循环，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。高压钠灯中放电物质蒸气压很高，
也即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见
光谱的辐射，因此高压钠灯的光色优于低压钠灯。
2、 船机机载电话有线群呼系统
A、系统简介
系统基本功能
由上海邮通公司生产的 PPSl600系列有线群呼通信机是由可靠性强、操作方便的通信机组成，
它具有广播呼叫和共线通话两种重要功能。每个通信机的呼叫功能是通过合理分布的扬声器
来呼叫在系统覆盖范围内的被叫人。共线通话功能允许两人或多人用手柄进行通话。本系统
不同于一般的小交换机的通信功能，在某些场合将比小交换机更方便。如：当某人要寻找某
人，可进行广播呼叫，只要被叫人在系统扬声器覆盖范围内，则可做出反应，就近找到系统
中的一个通信机马上可以和呼叫人通话。而普通小交换机只能一个一个位置的拨号寻找，比
较麻烦。
系统结构和性能
系统内所有的通信机相互都是并联的，系统可以从邻近的通信机或连接盒扩大范围。每条呼
叫或通信线路需要一个电阻负载去匹配线路阻抗，使干扰引起的“嗡嗡”声和杂音信号减少
到最小。为便于调节，装有电阻负载的平衡器应安置在系统中心。本系统是一个分布式放大
器系统，任何一个室内、室外的通信机都包含一套驱动扬声器的功率放大器和通话电路。它
的优点是当一个通信机被移去或有故障时，只影响与此相关的扬声器不能工作，系统其它通
信机和扬声器仍然能继续广播呼叫和通信。另外，室内／室外放大器(无手柄)适合在只需要
广播呼叫而不需要通话的场合。桌上型适用于一些不便手持手柄通话的场合，配备的麦克风
可固定安装在方便的位置。系统按供电方式分为交流 220V型、交流 120V型和直流 24V型。
它们之间的区别仅仅是供电电源不同，使用方法和通信原理是完全相同的，
系统的测试与调整
首先检测通信机间所有的连接，包括呼叫、静音、交流电源和扬声器的连接，检测前线路平
衡器应安装完毕，而且通信机的手柄在挂机状态。
接通交流电源，检查通信机与线路平衡器间的连线，按下“呼叫按键”开关，直接对着手柄
送话器说话，这时除了连接到通信机被测试的扬声器静音外，其他呼叫扬声器都能听到广播；
操作者应从手柄受话器中听不到或听到很轻的侧音。若平衡器连接错误，操作者将听到很大
的声音，此侧音甚至会引起反馈啸叫，调整线路平衡器的阻抗匹配电位器能使侧音抑制在最
佳状态。必须注意在线路平衡器调整好之前不能先调节通信机的放大音量电位器。放开“呼
叫按键”开关并检测通信线侧音，操作者对着手柄受话器说话，从手柄送话器中应不见或听
到很轻的侧音，通话侧音抑制仅仅决定与平衡器与通信线的连线是否正确。因为平衡器中是
用一个固定电阻作为阻抗器匹配的，不需要进行调节。通信机间的通话连线检测可以在二个
或多个通信机间摘机通话进行。
1、线路平衡器调整
打开平衡器上盖暴露出线路平衡器的控制部分，设置适当的呼叫线路负载(一般为 26—35Q)，
从邻近通信机摘机并且按“呼叫”键，检验有无不良啸叫。这个调节只需在开始安装系统时
调节，然而如果增加或减少 10 个以上通信机，呼叫线路负载需要重新调节。调试结束后，
盖上上盖拧上螺钉，这样可避免未经批准的人随意调节，还能防止污物进入。
2、通信机的调整
每个通信机有一个呼叫扬声器调节器，用一把螺丝刀在上盖上调节，调节器在铭牌后面。可
以拧松二个铭牌螺丝(不要取下)，铭牌可绕左边螺丝旋转。此调节器出厂前已调至中间位置
(输出功率约 4w)。
每一个带手柄的扬声器通信机内有二个电位器供调节：接受音量控制和接受侧音控制，这二
个电位器用螺丝刀通过底板的孔可调节。第三个孔是扬声器音量调节，调节方法参照上述。
接受音量和接受侧音控制出厂前已调到最佳位置，一般不要重新调节，这些电位器去解决系
统的故障(除非其它故障已排除，如连线错误或平衡器未接上)。系统电缆线的损耗仅使接受
音量有很少衰减。一般要调节接受音量是当四周有很高杂音电平时(杂音电平 110dB)，或者
在特殊需要时。当通信机与平衡器的电缆长度超过 lKm，接受侧音明显受到电缆阻抗影响时，
才可调节接受控制电位器作为补偿；顺时针旋转电位器 60 度可补偿 lKm 长度的电缆线的影
响。
B、系统故障分析
1、交流声和白噪声
在呼叫或通话线路上有交流声和白噪声，通常是由于连线对地短路或漏电使阻抗不平衡引起。
如果呼叫和通话两根双绞线没有对地短路或漏电，线上的感应电压应该是相同的。
检查短路或漏电方法：确定一个接地点，用万用表(量程置欧姆档)检查系统中各个接点是否
接触良好。当然这种故障也可以在插入式放大器单元中，其原因大部分在接线排或焊片上。
还有一个原因是用于连线的机箱内进水，一般情况下机箱内总有一些沉淀物，一旦遇水就会
引起漏电。连线的绝缘一般是检查的重点，可以先从通信机接线排上断开平衡器连线，把用
于平衡的 33欧姆和电位器直接装到接线排的 L1和 L2端上，检查完后再拆下电阻和电位器。
2、呼叫喇叭噪声
引起呼叫喇叭噪声的原因有如下两种：
1）室内型或室外型通信机的手柄上的呼叫开关短路，致使该机始终进行呼叫功能，将通信
机周围的噪音传到司机室的呼叫喇叭中。排除方法是：依次拔下系统中的各通信机的机芯，
直到该噪声消除，即可判断发生故障的通信机；取下该通信机的面板，可发现手柄和机芯有
6 根线通过接插件相连，其中黄线和蓝线是开关线，检验这两根线的通断是否和手柄呼叫开
关的通断有逻辑联系。如有损坏，更换手柄即可。
2）阻抗不匹配该噪声是一种单调的固定不变的声音，可通过改变线路平衡器(电气房内的金
属盒)内的电位器(一般应为 27到 35欧姆)来消除。一般此故障发生的可能性较小。
3、通话喇叭噪声
该噪声绝大多数是和通信机的挂机系统有关。PPSl600 通信机的室外型和室内型采用独有的
电子感应挂机系统，即手柄靠近通信机面板上的黑色 U形支架数厘米内则通信机内部挂机电
路激活(可听见轻微的继电器的咔嗒声)，自动关闭通话电路，其他通信机应听不到该机通话
信号。因此，引起通话喇叭的噪音的原因常见的有 2种：
1）通信机没有挂机或挂机位置不对；此故障非常容易排除
2）通信机挂机系统短路。正常情况下通信机面板和黑色 U 形支架是绝缘的，如果短路则是
由于固定支架的螺丝下的绝缘圈损坏造成的，更换垫圈，故障排除。
4、系统放大器反馈啸叫和失真
线路平衡器在呼叫和通信线上并联了匹配电阻，如果没有接上，系统的放大器极易引起啸叫
和失真，并且在手柄的送话器中引起很大的侧音。平衡器在通话线路上并联了阻抗匹配 33
欧姆，呼叫线路上并 4联了阻抗匹配电位器以便视通信机的数量而调到最佳状态。如果调节
不合适就会引起很大的侧音。
5、呼叫喇叭不响
测量与该喇叭相连的通信机箱内部的接线排的两端之间的阻抗，应为 8欧姆左右，若开路或
短路则为扬声器故障。
三、电源引出插座及配电箱、接地避雷保护
1、卸船机插座及配电线路简介
为方便维修，卸船机分别在多个部位安装有维修插座，其中前大梁前部一组、后大梁后部一
组、海侧门腿和陆侧门腿距地面 米处各一组、机房两组、T 型架顶部一组，每组有规格
为 220V，交流单相；300V，交流三相插座各一个，容量为 10A。另外在机房、振动给料器旁
边、海侧和陆侧门腿还安装有电焊机插座，规格为 380V交流三相，60A。
卸船机上的主要驱动电动机内、电缆卷筒接线箱内、配电瓶屏、控制屏内均安装防潮，防冷
凝加热器，以便于卸船机不工作时进行加热防止冷凝。所有室外配电箱、接线箱等全采用不
锈钢外壳且防护等级均达到 IP55。
卸船机采用的电缆均是铜芯多股船用橡胶电缆（CF）或（CRF），信号传输线采用屏蔽电缆，
通信采用光缆传输。完全适合港口起重机的安装方式、环境温度和电压等级。
电缆导线的截面根据所使用的电路、元件设备的不同，充分满足其发热和允许电压损失的要
求、机械强度要求及单相短路对阻抗的要求。所有电缆（动力、检测、照明）的额定电压，
都不低于交流 500V、或直流 1000V（通讯电缆除外）。对于用于信号检测，通讯方面的信号
电缆（如测速电机、负荷传感器、PC 通讯信号线、重量传感器传输线、电话线等），使用的
是橡胶绝缘屏蔽电缆，确保信号的传递精度不受外界的影响。各控制电缆都留有 10%备用芯，
所有限位开关的接线均留有一定长度的余量，多芯电缆都具有明显持久的色标或数码标识，
便于施工人员和维修人员维修和检查。卸船机所有的布线都从安全、可靠、方便和美观的角
度出发，严格按照国际标准，室内走线（如机房、电气房、俯仰室和司机室等）都采用电缆
走线槽、钢管或金属框架走线。室外走线采用防风雨电缆走线槽和穿管敷线，电缆排列和固
定良好，走线合理。司机室、俯仰室和电气房内的照明、电话和仪表等装置的敷线采用壁式
暗敷线。电缆弯曲半径均大于电缆直径的 6倍，线管弯曲半径不小于线管外径的 8倍。对于
不同电压类型（如直流或交流），不同电压等级的电缆都采用分割敷设的方法，各自独立安
装，所使用的电缆槽和穿线管都采用表面镀锌，出线口都加有保护套。电缆为整根电缆，中
间没有接头。
配电屏、控制屏的引出线的接线端子均安装在屏内便于检修的地方，电动机、开关设备、控
制装置和控制屏的所有接线端子均有线号标记。控制屏和接线盒内的端子同样留有 10%备用。
线径较小的导线接在有连接片的端子板上，线径较大的导线采用螺栓固定型端子。
在卸船机的主梁下，设有电缆滑车轨道，上装有电缆滑车和悬挂电缆，悬挂电缆包括驱动电
缆、通讯电缆和光缆。所有悬挂电缆都分节捆扎，以防止电缆碰撞起重机横挡及钢结构，其
中控制电缆留有 10%备用芯，光缆留有 4芯作为备用。
电缆滑车采用滚动轴承，为减小噪音，滑车的行走轮外包有耐磨聚胺脂塑料尼龙。在滑车上
还设有水平轮和缓冲器。缓冲器采用弹性聚胺脂材料制造，可以有效的吸收碰撞时的能量。
接地避雷保护线
卸船机的接地保护系统，符合国际要求。所有卸船机上的电气设备，机械机构、配电屏和控
制屏的金属构架均可靠接地，接地线与设备的连线使用螺栓，并采用防松和防锈处理。所有
电气设备均可靠接地，以保护电气设备不背雷电损坏，起重机结构与钢轨进行良好的电气连
接，金属结构铰接处设有金属跨接软线。接地线接地电阻符合国际标准即小于 4欧姆。
卸船机两台变压器的高压侧，每相都装有一个（共计 6个）氧化锌避雷器，以防止雷击损坏
电气设备。
四、PLC的应用及控制
1、PLC发展及其应用简介
在工业生产过程中，有大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑
关系进行连锁保护动作的控制以及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或
电气控制系统来实现的。1968年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，
第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手
段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 ProgrammableController（PC）。
个人计算机（简称 PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编
程序控制器定名为 ProgrammableLogicController（PLC），现在，仍常常将 PLC简称 PC。
PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对 PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运
算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内
部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模
拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按
易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC
在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
2、PLC的构成
从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、
显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC包括 CPU模
块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置，如图
表 34所示。
A、CPU模块
CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋
予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，
并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错
误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生
相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU与其它部件之间的连接是通过总线进行的．目
前各厂家生产的 PLC 已普遍采用了高性能的 16 位和 32 位微处理器作为其 CPU，如 Intel 公
司的 80X86、MCS51及 Motorola公司的 68000 系列 CPU等．有的已使用了准 32位或 32位的
微处理器，时钟频率已达 25~33MHz，很多系统还配有浮点运算协处理器，因此数据处理能力
大大提高，工作周期可缩短到 ～，并且可执行更为复杂的先进控制算法；如自整定、
预测控制和模糊控制等
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU
单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC不可缺
少的组成单元。
在使用者看来，不必要详细分析 CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理
解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡
信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存
储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是 PLC的重要参数，它们决定着 PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，
因此限制着控制规模。
图表 1卸船机使用的 AC410系统的 CPU
B、I/O模块
PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了 PLC的 I/O电
路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换
成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），
模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。
开关量是指只有开和关（或 1和 0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的 I/O
分类如下：
开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体
管隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，
按精度分，有 12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用 IO外，还有特殊 IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配
置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。
图表 2瑞典 ABB公司生产的 I/O模块图
C、电源模块
PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的
工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或 110VAC），直流电源（常用的为 24VAC）。
D、底板或机架
大多数模块式 PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU能访
问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
E、PLC系统的其它设备
1、编程设备：编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、
对系统作一些设定、监控 PLC及 PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运
行。
2、人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操
作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。它可以监视
设备运行的状况、记录设备运行的数据、及时显示设备的故障，还可以参与维修保养计划的
制定等，人机界面已经逐渐发展成为设备操作人员和设备的维护管理人员最重要的帮手。
3、输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如 EPROM、EEPROM 写入器、条码阅读器，
输入模拟量的电位器，打印机等。
3、PLC的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化
系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法，如在 20
万吨矿石系统中，就可以通过局域网实现中央控制室对卸船机、装车机、堆取料机、皮带机
等设备的控制以及运行状态监控等功能。
4、PLC控制原理
A、PLC的工作原理
PLC 采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通
信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如下图所示。图中当 PLC方式开
关置于 RUN（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于 STOP（停止）时，不执行后 3个阶
段，此时可进行通信处
理，如对 PLC联机或离线编程。
B、PLC的控制原理
首先，按钮、开关、限位、风速仪、角度仪等外部设备将各种各样命令、信号通过输入
电路（DI模块、AI模块）存入到可编程序控制器的输入映像寄存器中，（输入映像寄存器是
可编程序控制器的一个寄存区，CPU 所处理的信息全都取自于该寄存器，而不直接从外部设
备去取），CPU利用循扫描的方式对各种信息进行各种各样的逻辑处理，处理后的结果存储在
输出映像寄存器中，同样，输出的被控对象的控制信息也不采用形成一个就输出一个的办法，
而是将它们存储到输出映像寄存器中，当用户程序扫描结束后，将所有存在输出映像区的被
控对象的控制信息全部通过输出电路（DO 模块、AO 模块）集中输出，输出电路通过控制接
触器、电磁阀等控制设备实现对整个系统的逻辑控制。
图 表 3 系统整
体框架 示意图
C、卸船 机 PLC 内部
通 讯系统简介
卸船机 PLC 通讯系
统可以分为两部分，一部分为 PLC与外部设备的通讯，另一部分为 PLC内部系统之间的通讯
PLC与外部设备的通讯：卸船机 PLC系统（AC410系统）与操作员站（司机室监视屏）、现场
监控站以及中央控制站通过光缆，用网络传输协议——TCP/IP协议进行通讯，AC410系统向
这 3 个站点实时传送卸船机各部位的运行情况和故障信息。此外，AC410 系统还用 MODEBUS
协议与中央控制室进行通讯，中央控制室通过此协议来控制卸船机的启动、停止、放料等各
个动作以及传输流量、生产率、皮带机信号等信息。
PLC 内部系统通讯：在 PLC 内部系统中，CPU 与各模块站、编程器以及驱动器控制模块 AC80
（1#、2#卸船机采用 APC700 控制）之间采用 AF100 通讯协议，由于 AC410 系统的 CPU 与各
S800模块站之间距离较远，为保证传输信号的可靠性，通讯的介质全部采用光纤。PLC通过
此协议接收各模块站传送过来的信息并将这些信息经过逻辑处理在传送到各模块站，CPU和
AC80 模块的通讯距离较近，介质采用的是屏蔽双绞线。模块 AC80 与各机构的驱动器采用
DRIVEBUS 协议进行通讯，通过此协议，AC80 向各驱动器发出启动、停止、加减速、以及速
度等命令，并接收各驱动器发回的各种状态信息，如电流、电压、力矩等信号
5、卸船机 PLC控制程序解读
在工业领域中，可编程序控制中的控制程序可以分为两大类：一类是梯形图模式，一类为逻
辑图模式。梯形图模式因为与传统的电路图非常接近，容易掌握，也是最先被开发出来的一
种图形模式，所以，世界上绝大多数可编程序控制器都采用此模式，比较有代表性的有美国
的 GE 公司、AB 公司、德国的西门子公司、日本三菱、安川等；而采用逻辑图模式的可编程
序控制器比较少见，具有代表性的有瑞典 ABB公司。
青岛港 20万吨级矿石码头 2500吨/H卸船机就是使用瑞典 ABB公司的可编程序控制器，为便
于读者能够读懂 ABB公司的 PLC程序，本章将对逻辑图模式程序作重点介绍：
首先，要想看懂逻辑图模式的 PLC程序，除需要具有一定的数字电路基础，还要掌握一些基
本的 PCelement单元。
基本的 PCelement单元包括与门、或门、比较单元、加、减、乘、除单元、延时单元以及 SR
触发电路等几十个单元。
与门
与门单元(AND)模块介绍：1，2..C1（C1 的范围从 2..19）为模块的输入点，输入点的数据
类型为布尔逻辑数，20为模块输出点，此模块将实现以下功能
或门（OR）
或门单元(OR)模块介绍：1，2..C1（C1的范围从 2..19）为模块的输入点，输入点的数据类
型为布尔逻辑数，20为模块输出点，此模块将实现以下功能
比较单元（COMP）
比较单元介绍：左侧 1，2 为模块输入点，输入点数据类型为实数、整数、实整数、布尔逻
辑数和时间等。右侧 5，6，7为输出点，输出数据类型为布尔逻辑数。此模块将实现以下功
能：
当 I1＞I2时，输出点 5置 1；当 I1=I2时，输出点 6置 1；当 I1＜I2时，输出点 7置 1。
延时闭合单元：
延时闭合单元介绍
功能描述：当输入点 1由 0变成 1时，启动延时闭合，在输入点 2设定的时间内，输出点 5
为 0，当时间超出输入点 2所设定的范围后，输出点 5为 1。
延时断开单元：
延时断开单元介绍：（同延时闭合一样）
功能描述：当输入点 1由 1变成 0时，启动延时断开，在输入点 2设定的时间内，输出点 5
为 1，当时间超出输入点 2所设定的范围后，输出点 5为 0。
SR触发单元
SR触发单元介绍：
SR 触发器功能描述：当 S=1,R=0 时，输出点 5 置 1，且当 S 由 1 变成 0，R=0 的状态时，输
出点 5仍然置 1，所以，此触发单元具有记忆功能或自保持功能；当 R=0时，无论 S是否置
1，输出点 5都为 0。
复制单元
复制单元介绍：
1、2..C2为输出端点，C2的最大值为 1为 19，输入的数据类型为布尔逻辑数，整数，实数、
实整数、时间常数等；21，22..22+C2为输出端点，数出的数据类型与输入的数据类型相同。
复制单元功能描述：此单元模块具有复制功能，可以将数据库中的数据复制到自己所需要的
任何位置，在 PLC程序中应用很广。
6、典型程序介绍
图表 4AC410程序图例
此图为起升驱动器跳闸联锁程序图，图表 41中，模块 1，2，3都为与门，4为与或门（输入
点 11，12相当于或门的一个输入点，输入点 21，22和输入点 31，32与此相同），模块 1，2
中任何一个输出点为 1，都能引起模块 4 的输出点（端点 60）置 1，使驱动器跳闸，在司机
室送电的情况下，开闭驱动器发生故障也能引起起升驱动器跳闸，同时，引起起升驱动器跳
闸的原因还有很多，如：起升制动器故障，起升通讯故障、起升电机超速故障、急停故障等。
五、主要驱动设备及保护
卸船机主要驱动机构全部采用瑞典 ABB公司驱动器，按功能分为起升机构、开闭机构、小车
机构、俯仰机构和大车机构。其中大车机构采用 ACS 交流变频器，其余四机构采用 DCV700
驱动器直流驱动。起升、开闭机构各用一套直流变流驱动器控制，小车和俯仰机构共用一套
DCV700直流变流器进行控制，但它们不能同时动作，两机构带有互锁机构，根据实际需要而
实行单独动作。下面分别介绍各机构装置。
1、起升/开闭系统
起升和开闭驱动机构是两个相互关联的机构，由于抓斗的动作必须两个机构配合，所以这两
个机构应和在一起介绍。主起升传动部分（起升和开闭部分各一组）由两组两个并激励直流
电机构成，每组各连一个齿轮箱，每组机构有四个盘式制动器，安装在主轴上并由电-液推
杆释放，同时 2个低速轴制动器由一个液压元件控制，主起升﹑小车和俯仰的低速轴制动器
都装在缆绳卷筒上。直流电机需强制冷却，每台电机各有一台恒速径向风机把冷风经滤网从
非驱动轴端吹入电机，热风从另一端的出风口经过机房底板排出室外，驱动风机的电机参数
为：交流 380V，50HZ，15KW，1450RPM，主驱动电机参数为直流 700V，480KW，1000RPM。主
驱动电机的控制方式上，1#、2#卸船机和 3#卸船机稍有不同，前两台卸船机每个机构共用一
套变流系统，两台电机串在一起使用，其控制由 ABB公司生产的 APC应用控制器给出。3#卸
船机每个机构各用两套变流系统，每套系统各自驱动一台电动机，其控制由 ABB公司当时更
为先进的 AC80 应用控制器给出。变流器的基本结构是相同的，每组直流电机由一个晶闸管
变流器控制。变流器是六脉冲﹑四象限﹑全反馈和全数字控制型。应用控制器协调两个变流
器的控制。两个变流器之间的通信由光缆完成，是串行的。电机的外辅助元件是基本相同的，
每机构都是在其中一台主电机的非驱动轴端装有一套法兰装的脉冲编码器和超速开关组合
件。起升和开闭机构各有一套凸轮开关，凸轮开关装在减速箱上，进行减速控制和位置限制。
普通驱动模式为主从控制，当两个变流器同时工作时，从驱动器将从主驱动器得到指令。
主从控制有三种模式：选择的顺序由 APC或 AC80控制。
主从力矩控制：主驱动器(起升)为力矩控制，从驱动器(开闭)为速度控制。应用于抓斗在取
料时，控制物料的重量。顺序：在抓斗以力矩控制方式下，开闭电机以速度控制抓斗闭合。
负载平衡：从驱动器将从主驱动器得到指令。应用在起升/开闭抓斗时，保持抓斗的闭合并
控制驱动器间的电流。顺序：当抓斗在物料中闭合时，闭合电机为速度控制，起升电机为力
矩控制。物料中的抓斗在未完全闭合时上升，并转为平衡负载。然后闭合抓斗。
主从转差控制：从驱动器将从主驱动器得到基准值，修正两个驱动器之间的位置偏差。应用
于打开的抓斗在空中升降时，保持驱动器间的恒差。是多点式的通讯，由上位控制器 AC410
经 AF100高速串行链路通讯。
卸船机抓斗在闭斗上升时，开闭驱动器为主驱动器，起升驱动器为从驱动器，控制方式为力
矩控制，起升驱动器所受力矩稍小于开闭驱动器，比例约为 49：51。
卸船机抓斗在开斗下降时，起升驱动器为主驱动器，开闭驱动器为从驱动器，控制方式为速
度控制，速度由起升驱动器给出，开闭驱动器保持跟随状态，基本不受力。
抓斗的位置由安装在电机非驱动器轴端的脉冲相对编码器完成，编码器外侧还有一同轴离心
式超速检测开关，其动作值整定在电机额定转速的 115%左右。抓斗动作的各保护开关主要由
安装在减速箱上的两组凸轮限位完成，装在电机上的增量型编码器（脉冲发生器），连接到
DCV700（3#卸船机是 DCS600）TC（力矩控制）和 AC410上的 DSDP170脉冲测速板，脉冲反馈
有两个目的：电机速度反馈和位置分配。AC410 通过编码器计算出的位置数据有几个作用，
诸如：抓斗和小车的智能降速、软限位等。动态位置数据储备在 AC410的 DSDP170板的寄存
模块中，寄存数据通过编码器发出的脉冲不断更新，寄存的数据由凸轮限位上的同步限位进
行校正，当同步限位（一个双稳态限位开关）的状态从“0”变为“1”时，预设的数据，即
相对应于同步限位开关的实际位置，便会被存入寄存器。这就叫同步，起升机构在上升时经
过同步开关，驱动器即被同步。同步实际上是一种安全检测，为保证从 AC410中获得的动作
位置数据是精确的，每次经过同步开关时数据都要在同步位置与预设好的位置数据进行比较，
当两者差距较大时，PLC 就会给出停止命令，并通过监视屏报出故障信息。这时，只能在特
殊模式下重新进行同步。
抓斗机构的保护如下：
设在起升减速箱上的凸轮限位共有五组触点：
1）、上升停止限位抓斗的起升最高点，位置一般为码头轨道面以上 26米。
2）、上升安全限位是抓斗起升的二级保护限位，当上升停止限位失灵时采取的保护措施，有
两个触点，一个接入 PLC 的 DI 点，另一个串入制动器的控制回路。位置一般为码头轨道面
以上 米。
3）、下降停止限位是抓斗下降的最低点，位置一般为码头轨道面以下 米。
4）、同步限位用于起升的同步，位置大约是：1#、2#卸船机为码头轨道面以上 米，3#
卸船机轨道面以上 米。
开闭机构的凸轮限位比起升的少一组触点，即同步限位，其余的与起升一样。
除凸轮限位外，抓斗机构还有其他保护：
1）、普通模式软限位抓斗在普通模式下，上升的最高点是 21 米，此设置为 PLC 系统中软限
位，没有硬件。
2）、超速保护起升和开闭相对值编码器外侧各装有一个同轴超速开关，整定值为起升电机额
定转速的 115%左右，动作时，PLC将切断控制回路，给出超速故障报警。
3）、过温保护主驱动电机内各装有一组温控开关，当电机温度或温升达到预设温度时，PLC
便会断开控制回路，并给出故障报警。
4）、钢丝绳叠绕每个钢丝绳卷筒底部都装有一个机械传动装置，当钢丝绳发生叠绕时，传动
装置就会是该限位开关动作，PLC断开控制回路，并通过 CMS显示屏给出故障报警。
5）、俯仰水平限位前大梁必须停在水平位置上，否则起升、开闭机构的运行都将被禁止。
6）、过载保护抓斗的称重由装在后大梁尾部的测力滑轮组上的两个传感器给出。传感器放大
的模拟信号经过 AI输入点接入 PLC，PLC获取信号。抓斗负载以吨为单位，满负荷为 62吨，
超出此数值持续 1 秒钟，就会产生 0 级过载报警信号，此时抓斗可继续运行；超出 71 吨持
续 2秒钟，PLC将给出 1级过载报警信号，此时抓斗只能下降，不能起升；负载超过 吨
持续 1 秒钟，PLC 将给出 2 级过载报警信号，此时起升和开闭机构的紧急制动器就会动作，
正常情况下抓斗驱动器不能送电，必须将司机室的“过载旁路”按钮按下，并同时按送电按
钮，驱动器方可得电，但起升不能超过 5秒钟，必须进行开斗操作以后，此保护才能恢复正
常。
7）、风速测量与报警在卸船机的最高处，T 型架的顶端装有一风速仪，可测量 0~55m/s 的风
速。当风速超过 18m/s持续 5秒钟时，就会产生大风警报信号，当风速低于此数值，警报自
动复位；当风速超过 20m/s持续 10秒钟时，PLC将允许抓斗完成最后一个抓取循环的操作，
使抓斗进入漏斗上方撒料以后停止，并给出大风停止故障警报；当风速超过 25m/s持续 5秒
钟时，抓斗在任何位置都将被给出立即停止信号。为确保安全，风速低于 20m/s持续 2分钟，
大风故障信号才允许被复位。给出大风停止信号以后，可以在特殊模式下进行锚定等操作。
主起升驱动的操作可在司机室或机房操作箱，司机室有一个四通主控开关，由起升和开闭构
成，位于联动台的右操作手柄，主控开关能无级速度反馈和四档切换，速度反馈来自主控开
关的 8比特数字编码器。
机房操作箱包括 4个按钮，起升上下，开闭上下。
2、小车系统
小车同样采用 DCV700变流器（3#机用 DCS600），原理与起升基本相同，小车运行驱动组成有
一个并励的直流电机，连接到齿轮箱的轴上，卷筒上安装两个由电液推杆释放的盘式制动器。
直流电机的强制冷却由安装在电机非驱动端的恒速风机将冷风通过过滤器抽进内部，热风从
驱动端的排气筒经过机房底部排出室外。直流电机由晶闸管变流器控制，该变流器为六脉冲，
四象限，全反馈，全数字式。装有脉冲发生器（编码器）的轴连接到变流器和 AC410的输入
端，它用于变流器的速度反馈和 AC410的位置控制。变流器对小车运行的基本动作进行控制，
如供应励磁，速度控制和制动控制。变流器和 AC410进行上位通讯，通讯为高速串行多点式。
注意：小车与俯仰共用一套驱动机构（因为这两个机构不会同时运行），两电机间用接触器
来转换，并带有互锁装置，此接触器受控于小车和俯仰变流器上的 APC（3#机 AC80）。二者
进行切换的条件是：
1）、大梁水平位置，水平检测限位开关动作；
2）、小车处于锚定状态，锚定限位动作；
3）、司机室处于陆侧停靠位置，停靠限位开关动作；
4）、小车位于漏斗上方，俯仰允许接近开关检测到信号。
当以上条件满足后，动作俯仰或小车机构的相关按钮或手柄，系统便会自动切换至该机构。
小车电机的非驱动轴端装有相对值编码器，用来检测小车位置和电机速度反馈。
小车机构保护：
1）、海侧安全限位机械式限位开关，用于小车机构海侧停止的二级保护，有两组触点，一组
接入 PLC 的 DI 点，另一组串入小车制动器回路。此限位动作时，会引发驱动器安全保护停
车。
2）、海侧终点限位机械式限位开关，用于小车机构海侧停止的保护，动作时，小车只能向陆
侧运行，不能向海侧运行。
3）海侧减速限位双稳态磁感应限位，为安全保护限位，以免小车碰到终点或安全限位时速
度过快，损坏机构。小车经过此位置以后，速度将变为正常速度的 10%。
4）、小车同步限位双稳态磁感应限位，用于小车同步检测，其实际位置在前大梁离漏斗零点
米（卸船机 16米）处，当小车返回漏斗经过此限位时发出同步信号。
5）、小车停靠点检测此限位为感应开关，带有一常开触点，用于检测小车是否在停靠点位置。
6）、小车锚定限位两只机械限位，分布于小车南北两侧，用于小车处于锚定位置的确认，此
限位动作，小车正常运行将被禁止，但每次操作手柄回零位以后可以进行 1 秒钟的操作，1
秒钟以后，必须小车手柄重新回零复位，方可重新操作，以方便司机拆除锚定。
7）、海陆侧鉴别限位双稳态磁感应开关，用于小车位置零点确认，小车位置在此限位前面 PLC
读数为正数，在此限位以后即为负数，小车在零米以前可进行普通和自动模式操作，零米以
后只能进行特殊模式操作。
8）、绳索涨紧故障限位四个机械式限位，用来限定小车绳索涨紧油缸行程前后终点的限位。
9）、陆侧安全限位、终点限位、减速限位的装置和功能与海侧的一样。
10）、陆侧紧停区是一个程序中的软限位，被设定在前大梁 17米处，当普通模式或自动模式
时，如果小车在回漏斗的过程中运行到 17米的位置，抓斗没有起升到 21米，那么小车将停
止运行。如果小车没有正常停止，而是进入了 17 米以内，那么 PLC 将停止小车运行，并给
出陆侧急停区的故障信号。
3、臂架俯仰系统
俯仰传动机构由一台直流并励电机，轴带减速箱组成。电机一侧装有电液推杆释放的盘式制
动器。电机由装在非驱动端的径向恒速风机经滤网强制风冷。钢丝绳卷筒亦装有液压安全盘
式制动器。液压站安装于钢丝绳卷筒附近。电机上装有法兰口的脉冲编码器和超速开关，凸
轮开关则安装在钢丝绳卷筒轴上。
电机由晶闸管变流器控制，形式为：六脉冲，四象限，全反馈，全数字的。
脉冲编码器将反馈速度信号给变频器。变频器经一高速串行链路与上位机 AC410通讯。
注意：俯仰和小车行走共享一个驱动器（因为它们是不可能同时动作）。其转换是由一接触
器实现的。并带有互锁装置，该接触器受控制于 APC应用控制器（3#卸船机 AC80）。
俯仰机构的保护为：
1）、上安全限位机械式限位开关，分布于 T型架顶端的南北两侧，是俯仰机构上升停止的二
级保护限位，安装有两组触点，一组接入 AC410，另一组串入俯仰机构的制动器回路，动作
以后不能正常运行，必须到电气房使用旁路按钮才能送电下降。
2）、上终点限位机械式限位开关，安装于 T型架顶部南侧，是俯仰机构上升正常停止的保护
限位，动作时，俯仰机构上升停止，但可以下降。
3）、上减速限位凸轮限位，为一般减速限位，动作后，俯仰机构减速运行。
4）、下减速限位凸轮限位，为一般减速限位，动作后，俯仰机构减速运行。
5）、下停止限位凸轮限位，为一般停止限位，动作后，俯仰机构下降停止。
6）、前大梁水平限位凸轮限位，位置确认限位，动作后表明大梁在水平位置。
7）、挂钩限位机械式限位开关，安装在 T型架顶部安全锁固钩上，动作后，俯仰机构下降将
停止。也是用来确认是否安全挂钩的限位。
8）、抬落钩限位机械式限位开关，安装于 T型架顶部安全钩的前后两侧，每钩两个，共四个，
用来指示安全钩抬起和落下的状态。
9）、前大梁防碰撞限位该限位连接在前大梁两侧的碰撞钢丝绳上，用于前大梁与其他物体碰
撞时的保护停车。若动作，须起用旁路按钮，且大车只能相反方向运行。
10）、俯仰驱动器转换为小车驱动器需要满足的条件与小车驱动器转换俯仰驱动器相同。
4、大车系统
大车驱动由 24 个鼠笼交流电机并联而成，每个电机都连接到大车减速箱，大车的位置由安
装在每台电机上的同一条轴的电磁失电制动器固定，每个制动器由电磁线圈释放开，弹簧抱
闸。大车的驱动为 ABB 公司生产的 ACS600 变频器完成，该驱动器为二台六脉冲，两象限的
变频器并联。速度减到零由变频器控制，制动器在速度接近零时动作，制动动作的确切速度
范围由变频器的励磁参数调整，停车流程描述了在主开关断开或接近工作限位时才停车。
1#、2#卸船机中，ACS600变频器通过 I/O界面与 AC410通讯，模拟信号为参数和力矩控制，
数字信号为启动指令和故障指示，而 3#卸船机则通过 MODBUS 通讯协议与 AC410 通讯，所有
指令、故障信息以及反馈信号等都通过通讯来完成。
大车运行过程中，会给出连续的声光报警，用来警示现场作业人员注意安全，声光报警器安
装在大车的四个角上，并高于横粱以便看清。
当大车处于停止状态时，除位于驱动电机的 24 个电磁失电制动器抱闸外，24 个安装于从动
轮上的夹轮器也会制动抱住从动轮，确保大车能够抵御 35m/s的大风。夹轮器由位于大车海
陆两侧的液压站控制，液压站与 PLC的通讯由位于行走部分的模块箱完成。每个夹轮器上都
安装有一个机械信号开关，以给 PLC提供夹轮器开闭的信号。大车动作以前，夹轮器必须处
于打开状态，而停止行走 5分钟或者断电，夹轮器将自动释放（3#卸船机司机室还安装有一
夹轮器释放按钮）。
大车行走的时候，除 24个行走电机工作外，用来卷绕卸船机动力电缆的电缆卷筒也要动作。
电缆卷筒的工作原理前面已做介绍，此处不再单独介绍。
大车行走机构的电气保护：
1）、大车前后减速限位机械式限位，安装于大车行走机构海侧部分的前后两侧，在卸船机大
车行走过程中，临近轨道终点或靠近相临的卸船机时，为防止碰到终点限位时停车速度过快，
给出的减速指令。动作后，电机将线形减速至额定速度的 10%。
2）、大车前后终点限位机械式限位，安装于大车行走机构海侧部分的前后两侧，与大车减速
限位相临，是用来对卸船机大车行走到轨道终点或与相临卸船机的距离最近时进行限制，动
作以后大车此方向将停止，只能向反方向行走。
3）、大车防碰撞限位红外线感应限位，安装于卸船机大车机构两端海侧竖梁上，用于轨道终
点或两台大车的防撞保护，相当于大车终点限位的二级保护。动作以后必须启用旁路按钮。
4）、大车锚定限位为防止大风对卸船机造成伤害，在大车机构的海陆两侧各按装有一个防风
锚定销，上各安装有一个机械限位，动作时，大车将不能行走。锚定限位的状态在显示屏上
有指示。
此外，前面章节中讲到的电缆卷筒过紧、过松保护，抓斗过载，大梁防碰撞限位，大风故障
等故障信号都对大车行走机构有限制作用。
普通操作
大车有司机室或就地控制箱两种操作。在司机室的左联动台上有一个十字主令手柄，用以控
制小车和大车驱动器。主令手柄是无级调速和弹簧归零。速度基准是由主令手柄上的 8位元
的数字编码器。大车的启动/停止由此主令手柄控制。
大车就地控制站（陆侧）
有两个按钮控制大车前/后或左/右动作。此两个按钮亦用于旁路防风锚定和防风链。
5、卸料及辅助设备
1）、漏斗称重/过载保护
漏斗中的物料的重量由两个装在漏斗支架里的重量传感器测得（按在相邻的两个角）。
模拟量信号由重量传感器的变送器送入 PLC处理。其最大容量 250吨，若漏斗重量超过 180
吨时，系统将给出漏斗过载报警信息，并禁止抓斗在漏斗上方打开，只可在船舱上方打开，
此时如果卸船机在自动模式，自动模式将在抓斗起升至 21 米时终止。此时，应该将振动给
料器的基准速度提高，以便漏斗卸荷。亦可减少抓斗的挖掘量。
漏斗负载也应用于给料器的自控系统。
2）、漏斗振动器
漏斗振动器带有偏心重块被装在漏斗墙的外侧，漏斗上方装有 3个 的振动器，分叉门
两侧各装有一个 3KW的振动器，当漏斗内物料粘在漏斗壁或分叉门壁上时，可运行振动器，
使物料流动顺畅。
3）、振动给料器
振动给料器的驱动器也采用 ABB公司 ACS600变频器，驱动一台交流 380V，15KW的鼠笼电机，
频率可调，来调节给料速度。振动给料器常用速率由司机调节。振动给料器与地面皮带有连
锁，正常工作时，只有地面皮带运行时方可启动。（现场模式不受此限制），当地面皮带运行
以后，司机按下司机室的给料器运行按钮以后，给料器的控制就进入自动状态：当漏斗中物
料低于 70吨时，给料器将停止放料，当大于 170吨时，给料器重新启动放料。
4）、分叉门
卸船机可选择哪一条码头皮带机卸料。这将由分叉门决定。分叉门的传动机构由一个鼠笼电
机驱动，两边各装有一个机械限位。
5）、挡风板
漏斗陆侧设有挡风板，由一鼠笼电机驱动，上下各装有一机械限位。当抓斗以及下端悬挂的
负载通过后大梁和漏斗上方时，挡风板必须放下。
6）、接料板
接料板装在漏斗海侧，用于接住抓斗在船舱和漏斗间作业时产生的漏料。接料板钢丝绳卷筒
轴上装有一个凸轮限位，用来限定升起和放下的位置。若工作时接料板没有放下到位，小车
将在前大梁 19米处停住。接料板由一鼠笼电机驱动。钢丝绳卷筒下面也装有防跳槽限位。
7）、称重的连续显示
抓斗负载净重的现值(吨)和将漏斗负载的现值（%）将被显示在司机室和电气房的显示屏幕
上。
8）、除尘
从抓斗到漏斗以及落到分叉门料槽中，物料将被除尘系统喷洒细水雾。卸船机水箱供水。水
位由球阀控制。一个高压泵供水给各喷头，由电磁阀控制。卸料时一经启动，此系统将自动
作业。
9）、司机室行走机构
司机室小车被悬挂在轨道上，由南侧两个角上的驱动小车驱动。司机室行走是由四个变频调
速的鼠笼电机驱动。司机室陆侧有减速限位和停止限位，海侧只有停止限位。另外司机室门
上也装有一限位，用来显示门是否关好，如果门没关好司机室不能行走。
10）、加热和通风系统
为保证室内温度，司机室和电气室均装有加热装置和空调。机房内有四台排风机带走热量，
还有正压风机保持机房内的微正压，以防止外部灰尘的侵入。
一些小型加热器安装在电气设备内以防止潮湿，这些电气设备包括：主驱动电机、电气屏、
控制屏以及各模块箱等。当卸船机停止工作时，系统会自动给加热器通电。其中电气屏、控
制屏和模块箱内的加热器常年通电。
六、驱动器
共享、同步、主从等的概念
共享：共享就是在同一台设备中，两个或两个以上不同的机构在不影响设备运行的情况下共
同使用同一个驱动器的情况。如在桥式抓斗卸船机中，俯仰机构电机与主小车机构电机在正
常情况下是不可能同时使用的，所以，主小车电机和俯仰电机就可以使用同一台驱动器，当
进行卸船作业时，驱动器驱动主小车电机，当进行离靠船作业时，驱动器驱动俯仰电机，这
样，即满足了生产，又节省了购置设备的资金。
主从：主从就是两个或两个以上的电动机被安装在同一个减速箱上形成机械刚性联接驱动同
一个机构，为了保证电动机出的力相同，不出现反力、拖后腿的现象，就需要将其中的一台
电机设为主动电机，其它的设为从动电机，主动电机采用速度控制，从动电机采用力矩控制。
如在卸船机起升机构中，两台起升电机分别由各自驱动器进行驱动，起升 1电机设为主，起
升 2 电机设为从，PLC 只对起升 1 驱动器发出速度参数等命令，而不对起升 2 驱动器发布指
令，它需要从起升 1的主控板中接收力矩反馈参数进行力矩控制，跟随起升 1电机一起运动，
这样保证了它们在抓斗起升的过程出力相同。
同步检测：同步检测就是在设备的某些机构中，需要用增量型编码器对进行长度、高度等测
量，增量型编码器测量虽然测量精度高，但它只有计数功能，没有记忆功能，一旦断电，它
的计数点就会归零，重新运行计数时，就会从零开始计，造成测量失真，所以，就人为的利
用 PLC设定一个点，为编码器实现记忆功能，这一个点就是同步检测点。如：在卸船机的起
升机构中，就在起升电机 1的端部安装了增量型的编码器，为了实现编码器的记忆功能，使
得测量准确，就在绝对高度 米的位置设了一个同步检测点，当抓斗向上运行到这一点
时，不管编码器现在的测量值是多少，都会变成 米继续计数。 米这个点就是同步
检测点，它有两个功能,一个是基准校正功能，一个是位置校正功能。
七、电气路线分析
卸船机电路原理图的结构与我们平时所看到的原理图结构不同，图中的电气符号与国标中的
有所区别，所以，为了读者能够方便、快速的阅读电气原理图，首先就需要对 ABB的电气符
号以及原理图的结构有所了解，下面，就列出了部分常见电气符号的图表 42所示
图表 5电气原理图结构
图表 6卸船机电气原理图
卸船机电气原理图共分为以下几个部分：
坐标：电路图的上下边框为横坐标，分成均匀的 6等份，左右边框为纵坐标，共分 A、B、C、
D四个部分。
文本框：在电路图的下部，有一个文本框，说明了该图的制作日期、该页主要功能的描述、
主要电气元件的功能和所在电气柜的编号、本页页号以及下页页号等信息。
原理图：在电路图的中部就是原理图，在原理图中，有电气元件、连线、供电、接线端子几
部分。图中 1就是两个电气元件，该图说明了该元件的主要功能、辅助功能、编号、安装位
置、以及是否为室外设备等信息。图中 2为供电说明，说明这两个电气元件供电的来源（原
理图页号、坐标）、电压等级等信息。图中 3为接线端子说明，说明了该端子所安装的位置、
在第几排第几列上等信息。
典型电气原理图分析如图表 44所示
图表 7典型电气原理图
上图为一个起升机构制动器液力推杆电机启动/停止的电路图，图中，要想实现 M1、M2、M3、
M4电机同时启动，必须保证图中右侧连锁电路条件满足，即 F1、F2、F3、F4热保护继电器、
接触器 K1、断路器 Q1 都必须处于闭合状态，当起升驱动器的输出模块 SDCS-IOB-2 的第 5
个 DO 输出点发出启动指令后，电路导通，接触器 K2 线圈得电，液力推杆电机启动,在电机
运行的过程中，一旦发生过流、短路、过载等故障，控制接触器 K2 的连锁电路就会断开，
使电机停止运行。
思考题：
1、试述高压钠灯灯泡的工作原理。
2、简述 PLC系统的分类及组成？
3、分别说出共享、同步和主从的概念？
