摘. . 要：在经济快速发展的背景下，海上运输的需求也在不断增长，人们对电力的需求在不断增加，因此，起重机械的需求量也在逐渐加大。为了研究抓斗式卸船机，本文简要介绍了抓斗式卸船机的工作情况，简单探讨了抓斗式卸船机的电控系统设计方案。
关键词：抓斗式卸船机；电气控制；安全系统；1、前言随着散货运输的发展和散货运输规模的扩大，卸船机面临着新的挑战。我国港口为了提高效率，采用了各种高效桥式抓斗卸船机卸船。抓斗卸船机的关键控制是抓斗，特别是经过变频器控制和无极调速控制后，控制系统会更加复杂，但控制精度和运行能力则更加优秀。本文对抓斗卸船机作了简要介绍，研究了抓斗卸船机电气系统的设计方案。
2、抓斗式卸船机概述
2.1 抓斗式卸船机机械简述
抓斗卸船机是用来将大量固态散装货物如矿石、煤炭等从船舱运至码头物料传送带上的机器。卸船的方法是先用钢丝绳控制的机械抓斗掘起货物，之后通过小车运动将抓斗移动至卸船机的料斗上方进行卸料，再通过料斗将物料卸至码头的物料传送带上。
卸船机通常由一个司机在驾驶室进行所有必要的操作，司机室内会配置显示卸船机相关运行信息的触摸屏。司机室通常设置在臂架大梁的司机室轨道上，通过托令电缆与电气房进行动力和通讯系统的连接,自带驱动系统。半自动卸船机可以自动的进行重复的挖料、小车运行和卸料操作，司机可以不用时刻通过手动操纵杆控制卸船机抓斗作业，只须监视卸船过程即可。
2.2 抓斗式卸船机电气系统
抓斗卸船机控制系统分为驱动、控制、监控三个系统。随着变频传动更新、电子仪表的不断更新和现代化的技术发展，变频传动装置得到了广泛的运用。在 IGBT 技术发展下，抓斗卸船机电气系统的可控性可靠性更强了，所需的成本也降低了，获取故障信息则更加及时。
3、抓斗卸船机电气控制系统设计
3.1 抓斗控制与设计优化
抓斗控制是起升装置和开闭装置之间的相互作用。当抓斗准备闭合时，直接简单的停止起升电机运行可能会导致抓斗无法完全捕获物料并降低负载。快速释放起升制动器，可能会导致钢丝绳脱落。
因此，在设计过程中必须保证抓斗的稳定性，当起升机构在工作时，制动器的释放和起升开闭电机的运行需由电气系统控制，有助于控制抓斗和取料。
电流监测的主要目的是保证电动机的起升机构和开闭机构在负载平衡和输出平衡的闭合状态下工作，从而使抓斗在整体运行中不会出现散料现象。实时采集起升开闭电机的电流信号，利用 PLC 控制系统和变频器进行通讯，从起升变频器输出给定的转速和电流，使开闭转矩略大于起升转矩。
3.2 安全系统的实现
3.2.1 紧急停机按钮和限位开关可以保护卸船机运行的安全，如果机器处于危险状态，可以人为通过紧停按钮切断卸船机动力机构的电源，以保护设备和人身安全。在卸船机的各运行机构附近及工作平台附近必须安装紧停开关。同时各运行机构极限开关是最后一道安全防线，在发生故障的时候，可以使用。
3.2.2 安全电路装置由安全继电器组成，对工作设备进行实时控制，最大电缆长度可达 2000 米。卸船机与卸船机之间、卸船机与码头其他设备之间提供防撞保护。如果距离小于指定距离，可以发送信号停止卸船机运行，避免碰撞。
3.2.3 起重限制器的主要任务是防止与超载有关的事故。如果发生抓斗超载或者钢丝绳断裂力矩限制器则会发送型号至机上 PLC，由控制系统立即停止卸船机抓斗的运行。
4、桥式抓斗卸船机电气控制系统的组成
4.1 电气控制系统结构
卸船机的电控主要由 PLC、变频器、电机等组成。PLC 由 CPU和不同的输入输出模块组成。通讯系统则采用工业控制网络将 PLC、变频器、电机编码器连接起来。维护人员主要通过 CMS 人机交互界面主机及相应的卸船机信息显示软件，来管理查看卸船机的实时运行状态。PLC 的 CPU 则对采集到的变频器及编码器传送来的电流、电压、电机转速等信息进行处理，然后通过工业控制网络，对变频器的输出电压、电流、扭矩进行控制，保证卸船机电气系统的正常运行。
4.2 主要硬件组成
4.2.1 传动装置。桥式抓斗起重机最重要的电气控制系统是变频传动装置，通常由西门子或者 ABB 的变频控制系统组成，以使抓斗制动及落下后电力返回至变频器母牌电网，充分利用电能。
4.2.2控制装置。控制装置以PLC为核心，具有集成度高、可靠性高、操作灵活等特点，减少了卸船、移仓、起升、开闭、小车等复杂的操作过程。
4.2.3 操作装置。操作联动台通常设置在大梁下方轨道上的司机室里，联动台上有起升、开闭、小车等机构的操作手柄及卸船机辅助相关的制动器、夹轮器、喷淋、润滑等操作按钮。机上各运行机构附近也通常设置有维护用的就地操作站。设备控制着卸船机的运行。在司机室里还设置有工业触摸屏，实时显示卸船机各机构的工作状态。
4.2.4 检测装置以及传感器。控制和测量设备及传感器包括编码器、凸轮限位、减速限位、停止限位、风速仪、制动器限位、液压传感器、光电限位、电缆导向架、俯仰机构和其它润滑喷淋机构，各有其组成和应用。
4.3 控制柜组成
桥式抓斗卸船机电控系统控制柜主要由低压配电箱、变频控制柜、PLC 控制柜组成，低压配电柜和 PLC 控制柜的主要部件为开关、接触器、断路器等电气元件，这些开关和断路器对整个系统的影响很大，应牢固安装在电控柜内。为了使维护人员在维护检查时有足够的维护空间及未来设备可能的拓展空间，CPU应安装在PLC控制面板旁边，以保护设备，减少连线情况发生。另外，控制柜应设置在能保证良好湿度和温度的电气房内。
辅助控制柜可以控制抓斗卸船机的卸料系统、喷淋系统、润滑系统等辅助设备。配备相应的电子电气设备及调速装置。辅助设备电源开关及相关电路安装在辅助控制柜内，所有设备元器件都能很好地散热。低压控制柜应有相应的紧急停机按钮、故障复位按钮、主回路电压表、电流表等以便更好地控制桥式抓斗卸船机。
4.4 操作系统组成
桥式抓斗卸船机操作系统主要由司机室联动台和就地操作站组成。就地操作站可以在各运行机构旁边低速控制电气运行，喷淋润滑等辅助设备附近也会配有就地操作站。在使用过程中，司机室联动台操作模式和就地操作站操作模式会通过程序切换进行互锁，避免发生操作冲突。
5、抓斗卸船机电气控制
5.1 抓斗自动控制
在设计抓斗控制程序时，抓斗必须能在差动卷筒的驱动下做出起升和开闭动作，例如在启动前，故障后可以自动初始化，以便抓斗正常工作。抓斗控制程序还应能自动控制各种抓斗运行模式，使整个系统能正常工作。
5.2自动作业
通过卸船机电气控制系统，实现了卸船过程的自动化。桥式抓斗卸料机的自动运行效率非常高，不仅缩短了工作时间，而且增加了主传动装置的功率，大大提高了工作效率，提高了抓斗的控制能力，优化工作过程中产生的电压。在使用抓斗卸船机的过程中，可以使用各种类型的抓斗，更换抓斗后，无需繁琐的调整，可以继续工作。
6、结束语
在卸船机不断发展的背景下，市场对卸船机的性能、智能化、安全性、节能技术、管理技术提出了更高的要求，卸船机的复杂性和自动化程度也对维护和维修的要求越来越高。本文以抓斗卸船机为研究对象，研究了卸船机电控系统及安全系统的设计。
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