港口码头集装箱装卸自动化

集装箱彻底改变了货物运输，推动了全球供应链的变革和效率。集装箱装卸的下一次革命是将自动化应用于集装箱码头的运营。目前，全球有多个自动化集装箱码头在运营，更多的正在开发中。

自动化的挑战一直存在于码头集装箱堆叠的部分，称为区块。区块的一端为装卸货物的船只提供服务，另一端为装卸货物的卡车和火车提供服务。典型的布局如图1所示。堆栈通常是5个集装箱高，行与行之间有狭窄的空间，通常每个部分有8行集装箱并排，延伸至四分之一英里(400米)，在照片的右侧。这些部分以并行的方式复制。

轨道式龙门吊对于这个行业来说并不新鲜;然而，它们现在在海运码头领域越来越受欢迎。这种大型起重机被称为自动堆垛起重机(ASC)，通常高80英尺，宽110英尺，可处理多达10排集装箱。两个asc共用一对轨道，在轨道上上下移动，搬运集装箱，不断地堆叠和卸载集装箱。这些鹤在图1中是蓝色的。创新的起重机工程允许起重机在没有操作员的情况下工作。这一重大进步是由起重机上精密的光学系统带来的

识别集装箱，并在港口管理监控计算机上安装新的调度软件。整个系统极大地提高了码头的生产率，也提高了集装箱装卸的可靠性。

运动控制

无人龙门起重机可以使用激光制导系统在+/- 50毫米范围内定位集装箱。这听起来并不困难，直到你考虑到40英尺的集装箱可能重达40吨，并以5米/秒的速度在龙门架旅行模式下移动。起重机处理所有ISO标准的20英尺，40英尺和45英尺集装箱。

每个起重机通常有超过20个三相，460 V电机，每个都有自己的变频驱动器，以改变两个方向的速度。下表显示了起重机的主要功能。

– – – – – – – – – – – – – – –

表:起重机功能和电机

起重机的功能	电机数量
主吊车	2
小车用于跨栈运动	4
龙门架沿轨道运动	12
吊具倾斜/摇摆控制	4

– – – – – – – – – – – – – – –

先进的自动化系统

复杂的传感器安装在起重机上，以检测移动部件的位置，负载和目标目的地。这些传感系统包括编码器和扫描激光测距仪，如图3所示。

位置自动指示系统通过激光测距仪直接测量龙门架、小车、提升机位置，补偿钢丝绳拉伸、车轮滑移等因素。自动着陆系统使用台车上的激光扫描仪来测量吊具(集装箱拾取组件)与下方集装箱的相对位置。

龙门架沿轨道的位置由天线确定，天线从嵌入表面的应答器接收信号。

光学定位系统使用激光扫描仪来测量表面的距离和角度，如集装箱、吊具和目标集装箱，如图3所示。第二个轴扫描器采集容器的末端。有了这些测量数据，起重机控制系统就可以根据堆场管理计算机系统发出的指令，自动拾取和降落集装箱。

在操作大楼中有一个远程控制室，设有操作员站和视频屏幕，以便在发生意外情况时将起重机切换到手动控制。目前，当自动起重机在送货门口与有人驾驶的公路卡车连接时，使用人工控制。安全对于自动化的asc来说是至关重要的，因此各种各样的系统和控制都到位了，以确保自动化的asc和人们永远不会有不幸的时刻。

可编程逻辑控制器

变频驱动为提供提升机、小车和龙门功能的电机提供动力。驱动器使用由一个通用的蓄热式中央变换器提供的直流电源运行，独立的逆变器为电机提供三相交流，脉冲宽度调制电源。

PLC通过局域网控制驱动器的速度。PLC获取位置数据，将其与堆场计算机提供的所需位置进行比较，并指导变频驱动器。PLC的主要功能有:

• 无人集装箱装卸的顺序控制
• 龙门、小车、吊具位置的绝对测量
• 吊具摆动控制在龙门架和手推车方向
• 避免与同一街区的其他起重机发生碰撞
• 通过光纤以太网与终端操作系统和远程操作站连接。

此外，一台PC专用于激光扫描仪和四台摄像机，向远程操作站提供视频。码头唯一的载人起重机是装卸船只的起重机，以及将集装箱从码头移动到集装箱堆垛区的小型穿梭起重机。

起重机自动化允许无人值守，24/7运行所有堆垛起重机，为终端提供了显著的成本节约。此外，减少了操作员技能或勤奋造成的机械损伤，改善了集装箱跟踪，减少了集装箱装卸过程中由于沟通不畅和人为错误造成的损失。

- Paul Blaiklock是弗吉尼亚州Roanoke市TMEIC公司的市场经理。控制工程而且设备工程，mhoske@cfemedia.com．

www.tmeic.com

考虑一下这个

什么以前“不可能”的运动控制应用可能与今天的集成自动化技术相结合?

关键概念

• 自动化提高集装箱装卸效率
• 自动化提高可靠性
• 安全和位置控制至关重要

上网

读:协调变速驱动器。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。