一、岸邊起重設備常用通信系統(tǒng)

岸邊起重設備是各個碼頭生產的前沿設備，隨著各種自動化控制技術日漸成熟，目前，各碼頭都在逐漸利用智能化、自動化控制系統(tǒng)慢慢地替代以往簡單的接觸器控制的起重設備。就目前碼頭生產用的岸邊起重機，根據其使用性能可分為集裝箱岸邊起重機（以下簡稱“岸橋”）、門座式岸邊起重機（以下簡稱“門機”）、卸船機以及裝船機等。隨著自動化控制技術的日益完善，這些設備上大多采用了PLC結合變頻器的方式進行相應的智能化、自動化控制。

這些控制簡單來說可以歸納為PLC采集數據進行邏輯分析并為變頻器做出指令，變頻器根據PLC提供的指令執(zhí)行。同時采集自身所檢測的數據進行自動調整以滿足PLC需求，并把執(zhí)行情況反饋給PLC，讓PLC判斷、分析后繼續(xù)給定指令這樣一個過程。在這個過程中每個環(huán)節(jié)的重點都在于各種指令、反饋信號能有效傳輸，以達到令行禁止的目的。而這種傳達，則要依賴于通信系統(tǒng)的正常運作，也就是本文所要討論的重點。

岸邊起重設備所用到的通信系統(tǒng)主要包含：RS-232通信、pro?bus通信、Ethernet通信以及Geniusbus通信等。這里主要介紹RS-232通信[1]及profibus通信[2]的相關知識及故障應對。

（一）RS-232通信

RS-232的中文名為異步傳輸標準接口。

1.接口標準

RS-232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標準。

2.應用領域

RS-232通信受距離影響極大，且其抗干擾能力弱，所以在系統(tǒng)設計時，這種通信方式一般用于短距離的信號傳輸，碼頭上一般用于PLC與變頻器或故障屏之間的連接。

3.常見故障處理及避免

因其固有特性，易受外部電磁噪聲干擾，因而在處理其故障時應著重排除外部干擾因素，并將其自身的接地做好。一般為避免其通信故障，應盡量避免其通信線與動力線靠近，并加裝相應的屏蔽套管，隔絕電磁干擾可能。

實際應用中，曾出現如下故障：

碼頭故障報警屏與PLC通過該通信直連，調試期內出現故障報警屏信號不準確，出現故障誤報警及顯示信號不正?，F象。排故中發(fā)現由于通信線需經過機房地板下到司機室，而設計回路時未考慮通信線與動力線的隔離，通信線捆扎于動力線之上，在機構動作時動力電流造成變化磁場形成磁力感應電流影響到了通信系統(tǒng)，進而造成故障。此故障為典型的干擾信號造成通信失常，因而在做通信回路設計時，應考慮到工況對通信系統(tǒng)的影響，從而避免此類故障的發(fā)生。

（二）pro?bus通信

pro?bus的中文名為過程現場總線。

1.接口標準

碼頭使用的為profibus-DP部分，應用于現場級，它是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I/O之間的通信，總線周期一般小于10?ms，使用協(xié)議第1、2層和用戶接口，確保數據傳輸的快速和有效進行。

2.應用領域

連接現場設備，如分散式I/O、傳感器、驅動器、執(zhí)行機構、開關、燈設備，完成現場設備控制及設備間連鎖控制。主站負責總線通信管理及所有從站的通信?？偩€上所有設備生產工藝控制程序均儲存在主站中，并由主站執(zhí)行。碼頭生產中主要應用于PLC機上主站與各部從站之間的通信，并參與變頻器之間的通信等。如部分傳感器等檢測量較大時也會使用此種通信予以傳輸

3.常見故障及應對

profibus相對RS-232通信具有更好的穩(wěn)定性，基本不會出現受到干擾的情況，但仍有部分例外情況，如屏蔽層未可靠接地、未將通信線接頭接好或未將屏蔽層壓好等情況下也會出現通信故障。

解決類似故障，可通過切換接頭上的終端電阻來確定具體在哪一個站點出現故障，然后對其進行檢查排除故障。

4.類似故障解決辦法——以西門子采用的profibus通信為例

圖1西門子profibus總線連接器

圖1為西門子pro?bus總線的連接器[3]。從圖中可以看出，當終端電阻打在on的位置時，信號只會通過同一根信號線傳輸；而當打在off的位置時，信號會通過兩根信號線進出，尋址下一個從站。

在日常工作中，我總結出這樣一個口訣：“雙線打在OFF，單線打在ON”便于判斷故障時是否因為終端電阻開關打在了不正常的位置，進而造成通信無法繼續(xù)尋址或無法找到地址終端而不能形成反饋。另外，在故障時可通過斷電后測量針腳阻值來確定終端電阻有無問題，一般阻值為5Ω,還要測量兩個連接器之間的profibus總線有無短路或斷路的現象來確定是否因為總線受到損壞造成通信故障。

對于遠距離傳輸的profibus通信，使用者應注意選取阻值較低的總線并確保其供電電源可維持信號傳輸。有時電源選型較低時，使用時間一長，隨著電纜老化及屏蔽層的破壞，問題就漸漸顯現出來，如信號持續(xù)性差、易受其他電信號干擾等，這就需要用適當供電電壓的方式來保證信號傳輸順利。

曾經就有集裝箱岸邊起重機（岸橋）出現過報丟失從站故障，丟失從站一般為臺車部分地從站，檢查并未發(fā)現有電纜破損或是屏蔽損壞情況，后經適當加大供電電壓，提高了通信傳輸電流解決了這一故障，這個“適當”需要根據現場需求調整，建立足夠通信即可，不易過大，否則會擊傷通信板或PLC通信模塊。雖然profibus通信更加穩(wěn)定高效，且不易受外界干擾，但不能因此就放松警惕。在系統(tǒng)設計、線路敷設過程中，應根據現場情況盡量安裝專用的屏蔽管路及做好各個從站的接線。

二、常見通信故障及應對措施

介紹完上述兩種常用的通信模式后，再來看看在岸邊起重設備中，有哪些共同的通信故障以及應對措施：

（一）電磁噪聲干擾

電磁噪聲干擾主要包括動力線、雷達等的干擾。

1.動力線干擾

動力線干擾主要是由于目前采用的電機等均采用變頻裝置驅動，其內的電流隨著工況改變隨時變換，而各部電機運行時的電流又非常大，造成其電流變化區(qū)間較大，進而在其周邊形成不斷變化的電磁場，而只要是導線，在變換的磁場中就會生成感應電流，而通信系統(tǒng)的各類信號均為弱電信號，基本在4～20 mA的范圍內，這些感應電流會使通信信號失常進而形成通信故障。要想排除這種干擾，在進行電纜敷設時就必須做到通信線與動力線分開布線，并為通信電纜加裝屏蔽套管，同時將屏蔽套管上的金屬部分可靠接地，用以倒出感應電流。

2.雷達等大功率發(fā)射接收裝置的干擾

雷達因其需要與通信衛(wèi)星進行交換數據以及掃描周邊障礙需要按照一定頻率向四周發(fā)射、接收大功率的電磁波，這些電磁波穿透力極強，會嚴重干擾到通信系統(tǒng)的正常運行。

對于岸邊起重機而言，主要會受到船載雷達的強烈干擾，所以一般在船進入港口都會要求船方停止雷達信號，跟隨引航員進入港灣，也是一種不錯的保護方式。當然不排除部分船只忘記關閉雷達，這時，岸邊起重機如未有良好的接地系統(tǒng)以及較嚴密的屏蔽措施，極易產生各部動作異?；蚴峭ㄐ殴收袭a生，具有極大的危害性。如遇大型船舶動用高頻率大功率的雷達設施，甚至會造成燒損通信板的情況。要避免上述情況的發(fā)生，一方面在產品設計制造過程中需盡可能地做好電氣房的屏蔽；另一方面在進行設備操作前觀察船方雷達是否開啟。雙管齊下，才能保證設備的運行穩(wěn)定。

（二）接地不良造成的靜電積聚及干擾電流無法排除

因岸邊起重設備通常為24小時不間斷作業(yè)，其各級電路板上因溫升造成干燥無可避免，而過于干燥極易引起靜電積聚。為解決這一問題，所有電氣設計中均采用接地線倒放靜電并作為特殊情況下的接地保護，如接地不良，則靜電無法有效排放，極易造成靜電積聚，當積聚到一定當量，輕則影響系統(tǒng)通信，重則造成電路板燒毀。另一方面，前面提到的干擾電流也是通過接地線引導而出，如果出現接地不良現象，后果不堪設想。

那么，如何做好接地？作為岸邊起重設備，其接地系統(tǒng)是否良好，除了其接入電纜的地線外，主要靠的是其接地靴是否能將整機電位拉到大地的水準。

就煙臺港范圍來說，所有門機都為三相四線制，其地線主要起保護作用，真正的接地是通過鐵軌進行的，因而接地靴是否良好直接影響整機接地狀態(tài)。接地靴是否能保證良好接地不外乎兩個方面：一是軌道表面是否光滑有利于保證良好接觸；二是接地靴壓軌力矩是否足夠。軌道表面的光滑取決于有無銹蝕、雜物，這就需要清軌器有效利用，何為有效？我認為有三個方面：一是是否緊貼軌面；二是材質是否具有足夠硬度；三是清掃是否有遺漏。三個方面缺一不可，缺一則不足以保證接地靴與軌面保持良好接觸。只有做好這些，才能保證設備接地可靠，系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

故障案例：碼頭生產中曾出現過這樣的情況，在作業(yè)過程中發(fā)現各部機構非正常跳閘，但上車檢查各部元器件均工作正常，后來考慮到設備變頻器采用的ABB?ACS800的變頻系統(tǒng)，其與PLC通信為profibus通信，檢測其通信線等均未發(fā)現有問題，將接地線重接后并對通信板放電后可短暫恢復作業(yè)，但作業(yè)一段時間后又出現類似故障。根據故障現象及前期排查可以判斷該故障為通信故障，需排除通信干擾源頭，因此設備前期作業(yè)一直未出現類似問題，排除了走線干擾的問題，那可以說是外部的臨時干擾造成。后經觀察，靠泊船只上的船用雷達未按規(guī)定關閉是最大的可能原因。因為船用雷達的功率一般都是很大的，其放射的電磁波極有可能影響到設備的通信系統(tǒng)，要求船方關閉雷達后故障排除。雖將故障排除，但根源未斷，后期排查發(fā)現該設備接地靴未按要求安裝到位，清軌器也未能按要求調整好，致使不能保證整機的良好接地，當通信系統(tǒng)受到干擾時，屏蔽線無法將電路板、通信線產生的靜電及時導出，造成靜電積累形成了通信故障。

通過上述故障可以看出，此類故障解決起來無非兩個方向：排除干擾源、做好屏蔽接地保護措施。

（三）信號傳輸過程中的丟失

一般出現于遠程操控系統(tǒng)，如RCMS遠程監(jiān)控系統(tǒng)，一般的解決方案是在設備上加裝LCMS近端工控系統(tǒng)，將所有數據存儲到LCMS系統(tǒng)，日后可通過遠程訪問即可查看所有過往數據，而不會產生丟失。如直接選用無線或其他傳輸方式將設備信號遠程采集，就會造成實時信號的丟失，進而造成RCMS系統(tǒng)無法準確采集設備動態(tài)數據，造成系統(tǒng)失效。

三、結束語

綜上所述，岸邊起重設備的通信是整機穩(wěn)定運行、指令與執(zhí)行相輔相成的最終保證。只有通過穩(wěn)妥的通信維護，才能保證設備指令運行的上傳下達，并保證設備具備良好的運行性能。在日常工作中，培訓學員要不斷學習新知識、新技能，不斷積累工作經驗，提升故障診斷和維修的能力。