1 吊具信号的采集

集装箱单箱吊具中输入信号有:4个吊具着床限位，4个已开锁限位，4个已闭锁限位，4个导板抬起限位，2个20'限位，2个40'限位，1个油泵压力开关;输出信号控制的有:4个开锁电磁阀，4个闭锁电磁阀，4个导板控制电磁阀，2个20'电磁阀，2个40'电磁阀，1个油泵起停控制信号。原吊具通过吊具电缆送给主控站的信号是:着床，已开锁，已闭锁，20'到位，40'到位;从主控站传到吊具上的信号为:开锁，闭锁，20'，40'，这些信号均为综合信号。 如果发生某电磁阀故障，操作人员只知道该回路有故障，而不了解具体是吊具的哪个角发生故障，吊具上没有具体故障指示，维修人员到现场后还需要根据主站PLC故障信号来进一步判断故障部位，这样一个来回，维修时间就较长，从而生产效率会受到很大的影响。

集装箱吊具运行的工况是非常恶劣的，其故障发生的概率占系统总故障的30%以上，为使故障判断更加快速准确，本文提出采用在吊具电控箱内增加PLC输入输出和通讯模块，并采用无线通讯的方式代替原昂贵的吊具电缆，PLC主站能够得到吊具内的所有信息并能方便地判断故障位置。吊具内增加的PLC与吊具内的信号关系如图1所示。图1中，PLC采用VERSAMAX的以太网模块IC200EBI001，由此模块与无线MODEM AP-1002通讯，实现与上位PLC的信号联系，其带有的开关量输入采用IC200MDL640模块，开关量输出模块采用IC200MDL742模块。外围的每个输入输出与该从站的输入输出一一对应，即共有21个开关量输入，17个开关量输出。一个PLC模块MDL640有32个输入，一个MDL742有32个输出，满足使用需要，除上述输出外，还设有综合信号指示灯:着床，已开锁，已闭锁，20'到位，40'到位;另10个输出用于表示具体故障:四个开锁故障，四个闭锁故障，1个20'故障，1个40'故障。

2 PLC硬件组态

PLC主站采用GE9030系列PLC，CPU为带有以太网口的CPU364，在该CPU的硬件组态中，选择通讯模式为EGD，即以太网全局数据结构定义，在Ethernet Globe Date设置对话框内，“produced exchanged”中的“IP Address”设置为吊具以太网模块的IP地址，表示该PLC站后续“Add exch”的“refereance”地址的存储器内容将发送到吊具以太网模块中的对应存储器去，同样在该PLC配置的“consumed exchange”中的“IP Address”设置为吊具以太网模块的IP地址，表示该PLC站后续“Add exch”的“refereance”地址的存储器内容是从吊具以太网模块中的对应存储器传送来而得到。对应EBI001中的配置，也应将“produced exchanged”和“consumed exchange”中的“IP Address”设置为主站PLC的IP地址，即主站PLC发送的数据是到吊具分站的，而分站发送的数据是送给主站PLC的。为保证传输中两边定义的数据能一一对应，2个站采用同样的存储地址。2个通讯模块中“produced exchanged”和“consumed exchange”中还需要各定义2个寄存器用于存放通讯状态，需要时，PLC可读取该状态字了解PLC的CPU364与VERSAMAX通讯模块EBI001之间的通讯故障原因。配置好后，在分站中输入信号变化，在主站中立即可以看到，同样，主站CPU运行控制吊具的输出送到该PLC通讯的存储区，在分站中立即可以看到输出的变化，两者形成一一对应的镜像关系。

3 无线通讯的实现

通常通过吊具电缆传递吊具信号，该电缆为要求具备很高的柔性和韧性，电缆内芯数有限，如果上述吊具所有输入输出也通过该吊具电缆，则会因信号线太多而无法实现。随着现代通讯技术的发展，无线工业以太网已在工业控制网中逐渐被接受，要求的可靠性和稳定性已得到满足，而且其通讯速度也达到十兆以上。本方案中采取无限工业以太网络通讯的方式来实现信号传递，采用点对点联系方式，中间不需要服务器，选用的产品为RFNET公司的AP-1002型号，网络结构如图2所示。无线网络仅采用网桥实现主从站的联系，即简单的点对点方式。其性能简述如附表。

在使用无线通讯模块前，要对该模块进行设置，先用PC机与该模块相联，设定PC机的IP地址前3位与该模块地址的一致，直接用Internet Explorer 可进入模块的设定网页，将模块的IP地址改成所需要的地址并确定后退出，将PC机的IP地址也改成所需要的地址，再用Internet Explorer 进入模块的新地址，并将要与模块相联的PLC地址输入到“Host IP”中，两个模块均设好后，在该两个无线模块之间即建立的网桥通讯，即主站与从站的联系就像用网线连通一样。

4 吊具的PLC程序故障诊断

吊具信号输入采集后，PLC根据其输出信号与相应输入信号比较，可以诊断出具体故障部位，以旋锁控制闭合锁为例，其程序如图3所示，图3中LKLS1、2、3、4分别表示旋锁闭合限位，LKLS表示吊具旋锁已全锁;同样，UNLKLS表示旋锁已全开，BEDLS表示四个角已全部着床。从程序中可以看出在旋锁回路正常情况下，即命令LKCO与实际状态LKLS一致，LKF表示吊具闭锁故障为0，即此时无闭锁故障;如控制吊具闭锁LKCO=1，而在延时时间Ton0的设定时间到后，LKLS=0仍然为未全锁，则LKF=1并自保，需要正常恢复后按复位信号RST，而LKF=1表示该闭锁回路有故障，但具体是哪个角出现问题，程序中安排指令LKCO与每一个限位信号比较，如LKCO与LKLS1不一致且延时超过设定，则自动产生LKF1故障信号，表示在吊具角1出现了吊具旋锁故障。依次类推，可以得到各角处的开锁故障、闭锁故障、着床信号等判断与显示。其中显示可以在司机室触媒屏上看到，在吊具上同样安排有具体指示，这样方便维修人员。而主程序内容增加不多，但效果良好。

5 结束语

采用无线通讯的方式控制吊具及实现吊具具体故障的判断显示是一个新的尝试，实际试验效果良好，原来担心的无线通讯问题并没有出现，在吊具恶劣工况下，吊具上的PLC和通讯模块工作正常，因通讯速度达10MHz，而数据量有限，所以控制是实时的，增加的系统稳定性和可靠性在集装箱装卸桥实际生产中得到验证。该方案可以进一步推广到场地龙门吊及其他相关场所使用，是一个方便容易实现而又适合现场的系统。

参考文献
[1] RFNet Wireless LAN Access Point AP-1002 User Manual[S].RFNet Technologies Pte Ltd.
[2] 顾战松. 可编程控制器原理与应用[M]. 北京:国防工业出版社,1996.
[3] 陈 宇. 可编程控制器基础及编程技巧[M]. 广州:华南理工大学出版社,1999.

作者简介
林叶春(1967-) 男 硕士 毕业于上海海运学院电气自动化专业，主要研究方向是电力电子技术和电气传动。