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摘 要：本文基于振华重工制作的新加坡PSA全自动化轨道吊，介绍自动化控制的九大系统
关键词：新一代；全自动化；轨道吊；控制系统
1 绪 论
1.1 本论文的背景和意义
自动化技术是现代工业的支柱，地位十分重要，它是二次工业革命以后发展并成熟起来的一门技术，它内涵丰富，外延广阔，所涉及的领域和技术层面广。振华重工自1998年进入自动化领域以来，通过自主创新，不断填补自动化码头的空白，拉开了自动化码头发展的帷幕。为了提升综合竞争力，振华重工从创新思维到创新技术，到创新系统，奠定了在起重机自动化系统领域的“领頭羊”地位。其中新加坡全自动化轨道吊，14年在振华重工开工至今共180台机制作完成，它综合采用当今最先进的计算机技术、传感器技术和自动化控制技术，投产后综合评级，减少人工约60%，提升作业效率30%。
1.2 本论文的主要方法和研究进展
本论文基于振华重工制作的新加坡PSA全自动化轨道吊，介绍自动化控制的九大系统，供业内人士讨论参考。创新系统，远程智能调度。振华重工自主研发的自动化码头智能调度控制系统，可以根据集装箱来往信息，智能化地完成集装箱堆存和船舶配载，对各起重机进行高效智能的调度和管理，实现集装箱作业的自动化。该软件系统可拓展性强、升级性强，已应用于厦门远海自动化码头项目，青岛港全自动化码头项目，洋山四期全自动化码头项目，即将用于唐山港自动化码头项目。起重机自动化带来的节能环保、高效安全、成本低等优势明显，自动化集装箱起重机的发展必将迎来明媚的春天。
1.3 本论文的主要内容
自动化控制系统介绍。
2 系统介绍
2.1 公共广播系统（PA）
该系统包括2个控制站，1个控制器/放大器，9个触发输入（起源起重机PLC），1个视频编码器（连接到线/麦克风输入ACOC）和6个喇叭分组成对位于3个不同的区域（海侧下横梁1区，陆侧下横梁2区，小车架3区）和电缆的起重机应安装公共地址系统，允许本地操作，远程操作和自动广播（通过起重机PLC）。
2.2 集卡防吊保护系统（CLPS）
集卡防吊起保护系统，由分别安装在海陆侧下横梁侧的各3个激光传感器组成，在吊具上升过程中，CLPS将阻止集卡被吊起。如果集卡的任何一个角的锁头没有打开，导致集卡被吊起，CLPS的激光传感器将检测到，立即反馈该控制系统，指挥起重机停止上升，并提醒操作人员现场干预处理。
2.3 集卡定位系统（CAS）
集卡定位系统就是一位停车指挥管。CAS将探测点的精确位置和拖车（CST，SST和DST）和提供必要的视觉显示，指导司机准确停车。使用时，在拖车上装载集装箱，系统应检测拖车位置，并据此引导司机。为了卸货，从拖车上取集装箱，指导应根据拖车上集装箱的实际位置当装载与卸载集卡车上的集装箱时，控制系统会通过广播系统与交通指示灯指引和指挥集卡停至适当的抓箱或放箱的位置。
集卡定位系统由激光扫描仪，交通指示灯，广播系统和控制系统组成。具体的工作流程如下：首先激光扫描仪会扫描到集装箱与集卡的轮廓，并把这些数据传输到控制系统，控制系统将这些数据与设定的数据进行比较，然后集卡司机通过交通指示灯与广播系统的指引将集卡停到适当的位置。
2.4 集装箱箱号识别系统（CNRS）
集装箱号码识别系统像一位理货员，时刻记录着装载与卸载的集装箱号码，对ISO标准集装箱的号码进行识别，它由安装在海侧下横梁/陆侧下横梁各四个摄像头，吊具上两个摄像头进行摄像，通过图像识别软件（OCR）将集装箱号码图形转变成电脑能够识别的数字和字母进行识别评估，并把相关信息传输给控制系统、堆场管理系统，指挥起重机作业。
2.5着箱系统（FLS）
主要用于吊具对准集装箱，着箱系统由四个激光传感器组成，这四个激光传感器安装在吊具的四个锁头处、发射四条与集装箱垂直的激光，抓箱过程中，当集装箱的边缘碰触到这些激光时、就会发出警报、通知吊具平移微动系统来调整吊具至合适位置，用以准确抓取集装箱。
实际使用过程中主要以下有两个作用：一、抓箱时使吊具的锁头对准集装箱的锁孔，便于抓取集装箱；二、把集装箱放到堆场时，与下一层的箱子对齐，保证集装箱堆起来垂直不错位，该要求六层箱的错位不允许超过一个锁头的距离。
2.6 吊具位置控制系统（SPCS）
吊具位置控制系统，由安装在小车架底部的两个激光发生器，吊具上两个对应位置的反射板和吊具上架上的吊具平移微动系统组成，在起重机接近目标位置集装箱时，激光发生器被激活发射激光至反射板，反射板发射回激光发生器，检测吊具和集装箱的偏置和偏移量，与系统中配置文件进行比较，从而控制吊具（和吊具上架）的位置，并指挥吊具平移微动系统，以校正偏移量，保证吊具能正常起吊。
2.7 堆场扫描系统（SPSS）
SPSS系统类似一组天眼雷达，用于扫描集装箱是否在规定的箱位，扫描整个堆场上集装箱的堆放情况，它由2个安装在小车架底部的激光扫描仪和对应的控制器组成，激光扫描仪就像雷达一样不断地扫描堆场上集装箱堆放情况，并实时生成对应的三维图形，与ABMS中的堆场信息进行比较，以确保与堆场信息是一致的，该系统既能准确识别集装箱的位置，集卡的位置，两个相邻集装箱之间的距离，还提供了集装箱防碰撞检测，不断计算集装箱周围的假想碰撞区域，这一区域取决于吊具和小车的速度，并不断计算对比有碰撞信息即发送到控制系统，指挥小车或吊具停止动作，从而避免碰撞。
2.8 集卡识别系统
集卡识别系统负责识别集卡车的车号。它由分别安装在海陆侧下横梁外侧各2个读取器及安装在集卡上的车载电子标签组成，它采用的是与不停车电子收费系统ETC系统相似的非接触式的自动识别技术，由车载电子标签、起重机上的微波天线之间的微波专用短程读取器与对应的控制设备组成。当带有电子标签的集卡靠近自动化轨道吊时，轨道吊上的读取器就会读取电子标签上的信息、从而获得集卡车号。
2.9起重机远程视觉系统/网络视频录像系统（RVS/NVR）
远程视觉系统包括起重机上的摄像机系统和网络录像机系统，全程记录起重机工作时实时图像并存储，相关功能和技术信息的记录可以在RVS功能/技术描述文档中查找到。
3 结 论
由振华重工推出的新一代全自动化轨道吊已在PSA码头开花结果，至今已有180台机在使用，这是一套完善，高效，前沿的全自动轨道吊解决方案，九大控制系统时刻为起重机的正常运转保驾护航，操作人员只需要在远程操作室动下键盘就能操控整个集装箱堆场，且可以一人控制多台机，减少了用工成本，改善了操作人员的工作环境，九大控制系统是关键。
由振华重工自主研发的，中央控制室计算机控制，自动化码头装卸系统，真正意义上实现了堆场无人化操作，在全球各种类型的自动化码头控制方式上独树一帜，降低了码头的用工成本，提高了安全作业水平和码头产能，其显著的优越性能符合环保、高效、智能化的发展趋势，其低成本的特别优势，引发了集装箱码头的装卸革命。从此项目开始，振华重工陆续接到厦门远海，青岛前湾，洋山港，唐山港等码头自动化项目，并提供整体自动化解决方案。
（作者单位：上海振华重工（集团）股份有限公司）
关键词：新一代；全自动化；轨道吊；控制系统
1 绪 论
1.1 本论文的背景和意义
自动化技术是现代工业的支柱，地位十分重要，它是二次工业革命以后发展并成熟起来的一门技术，它内涵丰富，外延广阔，所涉及的领域和技术层面广。振华重工自1998年进入自动化领域以来，通过自主创新，不断填补自动化码头的空白，拉开了自动化码头发展的帷幕。为了提升综合竞争力，振华重工从创新思维到创新技术，到创新系统，奠定了在起重机自动化系统领域的“领頭羊”地位。其中新加坡全自动化轨道吊，14年在振华重工开工至今共180台机制作完成，它综合采用当今最先进的计算机技术、传感器技术和自动化控制技术，投产后综合评级，减少人工约60%，提升作业效率30%。
1.2 本论文的主要方法和研究进展
本论文基于振华重工制作的新加坡PSA全自动化轨道吊，介绍自动化控制的九大系统，供业内人士讨论参考。创新系统，远程智能调度。振华重工自主研发的自动化码头智能调度控制系统，可以根据集装箱来往信息，智能化地完成集装箱堆存和船舶配载，对各起重机进行高效智能的调度和管理，实现集装箱作业的自动化。该软件系统可拓展性强、升级性强，已应用于厦门远海自动化码头项目，青岛港全自动化码头项目，洋山四期全自动化码头项目，即将用于唐山港自动化码头项目。起重机自动化带来的节能环保、高效安全、成本低等优势明显，自动化集装箱起重机的发展必将迎来明媚的春天。
1.3 本论文的主要内容
自动化控制系统介绍。
2 系统介绍
2.1 公共广播系统（PA）
该系统包括2个控制站，1个控制器/放大器，9个触发输入（起源起重机PLC），1个视频编码器（连接到线/麦克风输入ACOC）和6个喇叭分组成对位于3个不同的区域（海侧下横梁1区，陆侧下横梁2区，小车架3区）和电缆的起重机应安装公共地址系统，允许本地操作，远程操作和自动广播（通过起重机PLC）。
2.2 集卡防吊保护系统（CLPS）
集卡防吊起保护系统，由分别安装在海陆侧下横梁侧的各3个激光传感器组成，在吊具上升过程中，CLPS将阻止集卡被吊起。如果集卡的任何一个角的锁头没有打开，导致集卡被吊起，CLPS的激光传感器将检测到，立即反馈该控制系统，指挥起重机停止上升，并提醒操作人员现场干预处理。
2.3 集卡定位系统（CAS）
集卡定位系统就是一位停车指挥管。CAS将探测点的精确位置和拖车（CST，SST和DST）和提供必要的视觉显示，指导司机准确停车。使用时，在拖车上装载集装箱，系统应检测拖车位置，并据此引导司机。为了卸货，从拖车上取集装箱，指导应根据拖车上集装箱的实际位置当装载与卸载集卡车上的集装箱时，控制系统会通过广播系统与交通指示灯指引和指挥集卡停至适当的抓箱或放箱的位置。
集卡定位系统由激光扫描仪，交通指示灯，广播系统和控制系统组成。具体的工作流程如下：首先激光扫描仪会扫描到集装箱与集卡的轮廓，并把这些数据传输到控制系统，控制系统将这些数据与设定的数据进行比较，然后集卡司机通过交通指示灯与广播系统的指引将集卡停到适当的位置。
2.4 集装箱箱号识别系统（CNRS）
集装箱号码识别系统像一位理货员，时刻记录着装载与卸载的集装箱号码，对ISO标准集装箱的号码进行识别，它由安装在海侧下横梁/陆侧下横梁各四个摄像头，吊具上两个摄像头进行摄像，通过图像识别软件（OCR）将集装箱号码图形转变成电脑能够识别的数字和字母进行识别评估，并把相关信息传输给控制系统、堆场管理系统，指挥起重机作业。
2.5着箱系统（FLS）
主要用于吊具对准集装箱，着箱系统由四个激光传感器组成，这四个激光传感器安装在吊具的四个锁头处、发射四条与集装箱垂直的激光，抓箱过程中，当集装箱的边缘碰触到这些激光时、就会发出警报、通知吊具平移微动系统来调整吊具至合适位置，用以准确抓取集装箱。
实际使用过程中主要以下有两个作用：一、抓箱时使吊具的锁头对准集装箱的锁孔，便于抓取集装箱；二、把集装箱放到堆场时，与下一层的箱子对齐，保证集装箱堆起来垂直不错位，该要求六层箱的错位不允许超过一个锁头的距离。
2.6 吊具位置控制系统（SPCS）
吊具位置控制系统，由安装在小车架底部的两个激光发生器，吊具上两个对应位置的反射板和吊具上架上的吊具平移微动系统组成，在起重机接近目标位置集装箱时，激光发生器被激活发射激光至反射板，反射板发射回激光发生器，检测吊具和集装箱的偏置和偏移量，与系统中配置文件进行比较，从而控制吊具（和吊具上架）的位置，并指挥吊具平移微动系统，以校正偏移量，保证吊具能正常起吊。
2.7 堆场扫描系统（SPSS）
SPSS系统类似一组天眼雷达，用于扫描集装箱是否在规定的箱位，扫描整个堆场上集装箱的堆放情况，它由2个安装在小车架底部的激光扫描仪和对应的控制器组成，激光扫描仪就像雷达一样不断地扫描堆场上集装箱堆放情况，并实时生成对应的三维图形，与ABMS中的堆场信息进行比较，以确保与堆场信息是一致的，该系统既能准确识别集装箱的位置，集卡的位置，两个相邻集装箱之间的距离，还提供了集装箱防碰撞检测，不断计算集装箱周围的假想碰撞区域，这一区域取决于吊具和小车的速度，并不断计算对比有碰撞信息即发送到控制系统，指挥小车或吊具停止动作，从而避免碰撞。
2.8 集卡识别系统
集卡识别系统负责识别集卡车的车号。它由分别安装在海陆侧下横梁外侧各2个读取器及安装在集卡上的车载电子标签组成，它采用的是与不停车电子收费系统ETC系统相似的非接触式的自动识别技术，由车载电子标签、起重机上的微波天线之间的微波专用短程读取器与对应的控制设备组成。当带有电子标签的集卡靠近自动化轨道吊时，轨道吊上的读取器就会读取电子标签上的信息、从而获得集卡车号。
2.9起重机远程视觉系统/网络视频录像系统（RVS/NVR）
远程视觉系统包括起重机上的摄像机系统和网络录像机系统，全程记录起重机工作时实时图像并存储，相关功能和技术信息的记录可以在RVS功能/技术描述文档中查找到。
3 结 论
由振华重工推出的新一代全自动化轨道吊已在PSA码头开花结果，至今已有180台机在使用，这是一套完善，高效，前沿的全自动轨道吊解决方案，九大控制系统时刻为起重机的正常运转保驾护航，操作人员只需要在远程操作室动下键盘就能操控整个集装箱堆场，且可以一人控制多台机，减少了用工成本，改善了操作人员的工作环境，九大控制系统是关键。
由振华重工自主研发的，中央控制室计算机控制，自动化码头装卸系统，真正意义上实现了堆场无人化操作，在全球各种类型的自动化码头控制方式上独树一帜，降低了码头的用工成本，提高了安全作业水平和码头产能，其显著的优越性能符合环保、高效、智能化的发展趋势，其低成本的特别优势，引发了集装箱码头的装卸革命。从此项目开始，振华重工陆续接到厦门远海，青岛前湾，洋山港，唐山港等码头自动化项目，并提供整体自动化解决方案。
（作者单位：上海振华重工（集团）股份有限公司）