撰文    蒋安波

传统的电气控制系统主要包含逻辑控制部分(PLC)、驱动控制部分 (变频器，电机)、上位机(CMS)等组成。西门子在传统的解决方案之上，创新的加Simotion系统，Simotion是一个全新的西门子运动控制系统，它是世界上第一款针对复杂工艺和精确控制机械而设计的控制系统。现今设备机械运动越来越复杂，对速度及精度的要求也越来越高，自动化要求也越来越高，Simotion正是针对复杂运动控制而推出的全新运动控制系统，将运动控制，逻辑控制及工艺控制功能集成于一身。Simotion工程开发系统可以实现由一个系统解决所有运动控制、逻辑及工艺控制的问题，并且它还能够提供所有必要的工具，从编程到参数设定，从测试调试到故障诊断。

Simocrane卸船机电控系统主要由PLC、SIMOTION D、CF卡、ALM(有源整流回馈单元)、Motor Module(逆变器)、CU320(控制单元)、CMS(起重机管理系统)等构成。SIMOTION D集中处理工艺控制及一些基本逻辑控制，且可直接对逆变器进行矢量和位置控制。而PLC而只需要处理一些外围的设备功能与起重机的逻辑控制及一些安全保护。

西门子在新的硬件平台的基础上设计并研发了一套标准化的Simocrane软件平台,和以前传统解决方案（T300 配合使用 SIMATIC 和 MASTERDRIVES ）相比，SIMOTION D 上的新解决方案具备以下特性：软件工艺模块化。Basic Technology(基本工艺)实现了起重机所有主驱动的运动控制。它包含了下列多个标准模块，即Hoist（起升机构）、Gantry（大车）、Gantry-Slave、Slewing Gear（回转机构）、Holding Gear（支撑机构）、Closing Gear（开闭机构）、Boom（俯仰机构）、Trolley（小车机构）等；在新型平台上保留了所有在实践中行之有效的功能，同时也考虑了新的需求；新的闭环控制方案用于同步控制和使用位置控制进行定位；用户可根据自身要求进行扩充和改配；产品包不仅适用于“Ready-to-Run”应用（即用户只进行参数设置），也适用于“Ready-to-Apply”应用（即用户自行进行改配）。

抓斗卸船机由于其特殊的工艺及对效率的苛求，产生了一系列的不同于普通起重机的特别工况，下面简要介绍一下Simocrane中实现的卸船机的特殊工艺：

深挖工艺

抓斗在船舱中进行抓斗作业时，如果简单的停止支持机构，可能会使抓斗抓不满物料而导致效率偏低，而如果司机将抓斗直接砸到物料堆中后直接闭斗，可能出现抓得太满而导致过载（因为每一船的物料的密度，湿度可能存在差异，抓斗的容积可能不完全适合此物料）。Simocrane深挖工艺通过控制支持机构下沉位置的“?”，不同的物料，可以设置不同的“?”，从而达到最后简单快速的控制抓斗抓取量，使得效率最优化。

智能闭斗

如果抓斗在闭斗过程中，有高硬度的石块夹在抓斗缝隙中，将会产生高阻力，可能会导致变频器过载、损害机械设备及钢丝绳过张力缩短寿命，为了解决这个问题，Simcocrane加入了智能闭斗功能，当夹到一个硬石块时，支持机构可以适当起升，让其掉落，然后再闭斗起升，这样就很完美的解决了问题。

抓斗监控

当需要抓吊大体积的物料时(例如木头)，抓斗可能不能完全关上。在这种情况下，抓斗监控功能模块监控到力矩已到达限定值后可以发送一个指令允许进行下一个操作：起升。

电流平衡

在抓斗满斗起升上下运行过程中没有开闭斗动作时，需保证支持开闭4根钢丝绳受力基本一致，否则可能会出现其中一个机构变频器过载且会影响到钢丝绳寿命；又为了在抓斗满载时起升上下过程中抓斗保持闭合而不撒料，开闭钢丝绳的受力需要比支持钢丝绳受力更多点。

当抓斗几乎闭合时达到最大的缆索力矩。在此过程中，由于缆索必然被拉伸，定位控制会出现偏差，即当抓斗还没有完全闭合时，闭合过程会自动结束。当接收到“抓斗已关闭”的信息时使能电流均衡控制，可以补偿该偏差。另外，可以在设置电流平衡控制支持与开闭机构电流系数时，适当的修改可以使开闭机构的电流略大于支持机构以防止撒料。

半自动控制

为了将司机从枯燥的抓斗卸船机操作中摆脱出来，Simocrane系统为其增加了半自动与全自动卸船控制系统。一个完整半自动卸货周期，包括摆动控制，避开障碍物且执行飞行卸料。司机只用监视自动运行过程在半自动循环完成后移动抓斗到船舱里。可通过按自动启动按钮或脚踏开关开始一个新的卸料周期。小车，大车的位置重新定位需要由司机来完成。半自动控制有几个重要的核心工艺功能：飞行卸料、抓斗曲线最优化、半自动学习及防撞等等。

为了适应未来技术的发展需要和对起重机不断提出的新要求，西门子创新的加入Simotion D这样的控制器到起重机电气控制平台，围绕着这个平台，我们可以加入很多辅助功能，例如：未来国内人力成本不断攀升，就有可能让我们考虑到全自动无人控制的起重机，而Simocrane系统为此应用也打下了坚实的基础，也许在不久，我们就能在国内看到这样的起重机了。

（转载自《中国港口》杂志2012年第4期）