集裝箱裝卸機(jī)械電能監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)

1、“集裝箱裝卸機(jī)械電能監(jiān)控系統(tǒng)”的研發(fā)上海滬東集裝箱碼頭許力摘要：隨著社會(huì)的進(jìn)展，能源的日趨緊張，節(jié)能降耗成為口岸大型裝卸機(jī)械的必然選擇。因此，通過電能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)分類能耗、分項(xiàng)電能的遠(yuǎn)程監(jiān)測與治理成為口岸機(jī)械治理進(jìn)展的必然趨勢。關(guān)鍵詞：集裝箱裝卸機(jī)械多功能電表電能治理統(tǒng)計(jì)報(bào)表1. 技術(shù)背景大型集裝箱裝卸機(jī)械屬于高能耗設(shè)備，正確的統(tǒng)計(jì)能耗數(shù)據(jù)是弄好節(jié)能工作的基礎(chǔ)。為了確保數(shù)據(jù)真實(shí)、靠得住，盡力提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，通過安裝新型的帶有通信功能的智能型電能表進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)搜集，并及時(shí)的進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)處置。該系統(tǒng)可為口岸節(jié)能降耗技術(shù)工作人員把握裝卸機(jī)械的能耗水平，為進(jìn)一步開展節(jié)能降耗工作，提供了全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)

2、支持。2. 系統(tǒng)的研發(fā)整體結(jié)構(gòu)與研發(fā)思路通過在集裝箱岸邊起重機(jī)、集裝箱輪胎式起重機(jī)等裝卸機(jī)械上安裝多功能電表進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，而提供的一套集裝箱裝卸機(jī)械電能監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)完成了電量的自動(dòng)搜集、存儲(chǔ)、總加計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印等功能；代替了人工抄表，提高了數(shù)據(jù)的同步性、及時(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性；實(shí)行能源消耗分類、分項(xiàng)計(jì)量，并對(duì)能源消耗狀態(tài)實(shí)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)覺、糾正能源浪費(fèi)現(xiàn)象。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：裝卸機(jī)械PLC通訊裝置RS485人機(jī)界面 （顯示器）服務(wù)器數(shù)據(jù)庫無線通訊電流采樣數(shù)據(jù)采集為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過“集裝箱裝卸機(jī)械電能監(jiān)控系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處置等三部份功能完成。1）數(shù)據(jù)搜集：將電能表

3、安裝在進(jìn)線柜面板上，電流經(jīng)互感器接入，精度為級(jí)，包括針對(duì)岸橋、輪胎吊的電流、電壓、無功消耗、有功消耗、功率因素、線損等數(shù)據(jù)的搜集。2）數(shù)據(jù)傳輸：通過OPCserver將搜集的數(shù)據(jù)通過電能表自帶的RS485通信接口，通過用口效勞器，與裝卸機(jī)械上的PLC接口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)通信，待PLC完成邏輯運(yùn)算后，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到操縱室的效勞器中，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。3）數(shù)據(jù)處置：數(shù)據(jù)處置是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它涉及到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)共享等多方面的治理，該系統(tǒng)結(jié)合裝卸機(jī)械上PLC的一些邏輯操縱信息，完成統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式的設(shè)定和按時(shí)統(tǒng)計(jì)任務(wù)，如單車日電量、月電量、年電量等數(shù)據(jù)的按時(shí)統(tǒng)計(jì)任務(wù)。用戶可依如實(shí)際需

4、要設(shè)置報(bào)表和圖形顯示的格式生成報(bào)表及打印。系統(tǒng)配置2.1.1 硬件配置1) 多功能電表：電能量自動(dòng)計(jì)量與存儲(chǔ)?？捎?jì)量各類型電能數(shù)據(jù)，其中包括瞬時(shí)量數(shù)據(jù)、失壓斷相數(shù)據(jù)等，且能保留一按時(shí)期累計(jì)的數(shù)據(jù)。2) 串口效勞器：MOXANPORTJ產(chǎn)品，支持RS485S口，實(shí)現(xiàn)RS485$專以太網(wǎng)。3) CMS網(wǎng)關(guān)：CM激據(jù)網(wǎng)關(guān)為一臺(tái)運(yùn)行WinCE系統(tǒng)的嵌入式運(yùn)算機(jī)。要緊作用是對(duì)起重機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)的搜集，保留，處置和轉(zhuǎn)發(fā)；針對(duì)傳統(tǒng)工控機(jī)的不足，嵌入式CMS數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易安裝、能耗低、散熱需求小、防塵抗震，同時(shí)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)也一樣靈巧簡單，具有啟動(dòng)迅速、運(yùn)行流暢，穩(wěn)固性高、容錯(cuò)性能強(qiáng)等特點(diǎn)。

5、同時(shí)也降低了設(shè)備的保護(hù)本錢。CM激據(jù)網(wǎng)關(guān)能夠看做一個(gè)機(jī)上一般設(shè)備，無需特備采取方法予以保護(hù)和保養(yǎng)，即便發(fā)生設(shè)備損壞，只需要整體替換相同設(shè)備，接線即可工作。既能夠作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心，也能夠與工控機(jī)并存相互補(bǔ)助。4) 效勞器：效勞器裝有起重機(jī)電能治理系統(tǒng)軟件。電能治理系統(tǒng)軟件包括CM馴關(guān)客戶端程序，負(fù)責(zé)同CM馴關(guān)通信，搜集、整理CM綱關(guān)搜集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并記錄到SQLServer數(shù)據(jù)庫中。2.2.2軟件配置1) 效勞器端:Microsoft(R)Windows(R)Server2020x32SP2StandardEdition,(5CALs)2) 數(shù)據(jù)庫軟件:Microsoft(R)Windows

6、(R)SQLServer20203) 閱讀器端:WindowsXPProfessionalCOEM中文系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖該系統(tǒng)涉及到利用在集裝箱岸邊起重機(jī)、集裝箱輪胎式起重機(jī)等大型起重機(jī)械上的電能綜合計(jì)量、監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)。系統(tǒng)包括多功能智能型電能表，安裝在集裝箱裝卸機(jī)械的高壓進(jìn)線柜上，并通過RS485通信協(xié)議與PLC操縱器相連。PLC操縱器將電能表搜集到的數(shù)據(jù)與PLC程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，在司機(jī)室的液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示作業(yè)能耗；PLC操縱器通過無線網(wǎng)絡(luò)，由OPCServer將搜集到的電量數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到操縱室的效勞器數(shù)據(jù)庫中，并運(yùn)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，經(jīng)人機(jī)界面友好輸出，或打印報(bào)表軟件系統(tǒng)軟件

7、系統(tǒng)由兩部份組成：數(shù)據(jù)搜集程序與報(bào)表程序。其中數(shù)據(jù)搜集程序由兩部份組成：數(shù)據(jù)搜集效勞端（以下簡稱“效勞端”）；數(shù)據(jù)搜集客戶端（以下簡稱“客戶端”）；“效勞端”運(yùn)行在數(shù)據(jù)搜集器中，搜集PLC和智能電表的數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)?！靶诙恕蓖ㄟ^自概念協(xié)議對(duì)外提供數(shù)據(jù)?！翱蛻舳恕边\(yùn)行在任意一臺(tái)需求數(shù)據(jù)的電腦上（包括效勞器和司機(jī)室顯示器上），通過以太網(wǎng)向“效勞端”請(qǐng)求數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保護(hù)在數(shù)據(jù)庫中，供報(bào)表利用。“報(bào)表程序”運(yùn)行在效勞器或司機(jī)室效勞顯示器上，相關(guān)人員能夠通過查詢數(shù)據(jù)庫獲取相應(yīng)信息。報(bào)表統(tǒng)計(jì)1）電量總表電量總表可按時(shí)刻段進(jìn)行如下數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：正向總電量、反向總電量、操縱合總電量及時(shí)

8、均電量、操縱合待機(jī)總電量及時(shí)均電量；堤計(jì)項(xiàng)單位藐濟(jì)項(xiàng)值單位二,1rs-n'nis111ri!iiirr-iiiaainininr-tiibi?-ibiif-Tillj(3班丐縣炭里堇JHOO.團(tuán)用阻3班反向總電星47T.34KffJi23姆工控制合意時(shí)間10.3943破控制"S正向電量1343.533班控制含母小冏正向電量123.3蜀f53班控帶給反向電量477.34:KO3班控帶給每小時(shí)反向電量45.94Bcr613班控希摑誨時(shí)間1.CLHa3班由畫總電量5T55m3班粒市割海小的電量3565Kf91D3融品箱總時(shí)間4.05H3班總國際標(biāo)準(zhǔn)霜箱量32STEU113班吊箱正向

9、總電星634.31冀H3班吊箱用d附正向用量156.97KW123班吊箱反向總電量307.22明兒3班吊箱每，刷皮向電量75.86的13K1每國際標(biāo)睢箱正向電量21HWTEU翎1號(hào)國際標(biāo)港箱應(yīng)向電量0.94KWH/IEU14153班特機(jī)總時(shí)間2.C2HIE陶工傳機(jī)總電量103.33:mW砒待機(jī)每甌電量S1.06KW2）待性能耗待機(jī)電量畫面中記錄每次待機(jī)的起始時(shí)刻、起始時(shí)的電量（KWH）、終止時(shí)亥IJ、終止時(shí)的電量（KWH）、待機(jī)持續(xù)時(shí)刻和期間的能耗。待機(jī)畫面要緊記錄起重機(jī)閑置時(shí)候的能耗。懵機(jī)-酎通111計(jì)靠表查通SOll-S-lfi-2311-5-16幸心詡m每押5±fuh】，前函即

10、可制?好蛇門卻我號(hào)尹1羽飛ffK>11ZHU4-11Z3D3：Qf13119即詞70LI-0H6n；039IBStai41咂£0川;2011-ft-Lt£.51：H犯時(shí)壯國LJLI-OHti二:段LT戒a.u捌窗卜由3Mil-tt-llStT：it汕就41電ifill-OLifi經(jīng)曳M。西堂ei破1%&41W2B1HI-L&2：,E：4Z哪2DLH1&-I6口;至祖3B2EI.LQ噴10.E5Hill-OS-It為野也朝出1期工址1寸Eriea；誓胤TB2E?19陽劃£而e地M缶仔打：匕閨卻IZMAEL：32弱3829.LB域SJ.I

11、07EflJl-Ot-lfr!1<!K婚的凱期SDLHH&a：11a際7密魂4g粉i州口力5-”31前:落SZT314L調(diào)20LHa«rifi貌曳物3BZE3.L9iffiJ3LL15qEOJ|HOgrlbBQE3;Oi詞1SQL1HQH6的;M琥MB06WII蟲n1S3id劉U*I6加LD；04死5的利兩卻LETS：llS3品照與咄以nam0-ms：o3筋位*L回ati-<ifrj|skoi：is捌向2和IEmn-tt-it拘s：r交機(jī)何fDLi-iOHA臉2515勺fisni；in淵1若13迎“所語L9：3?；fi西£12譏浦2DLI-06-I6用:

12、二兩3庭到日熱瞪D.EM典MklB19呻口硼MtlFEE19;修工口哈Wfl硼TTfl4飄15刃U-LbWl：2lSIEl11間2BLI-QH6»M曲期翼皿和31916ani-a-iti恰冊(cè)*貂忠（M徹amHB»:9XE3BMM«捌r141172Dll<e-LB185LCe3C-1D3.W魂2DLIHl&-i6肥:山513D3.53那25n1998239981對(duì)1IIUH0H6ie：*-3q3通留四醐li-D況3）吊箱電量統(tǒng)計(jì)作業(yè)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表記錄每Move吊箱作業(yè)時(shí)候的電能消耗。記錄集裝箱重量、尺寸、單箱耗時(shí)及能耗等信息。品管電員歸錄J卸H吊計(jì)報(bào)星查

13、詢2011-F1620116L6|開曬祥后下不THEtm向日下詢仃）蟲而FM解亞17片）字苒二騰工If巧,】市"11睜汨印IB353TTMCE中南a戲uiSR鬧21:413E29L1912334.ro9E4.£2ZED喉艮助33：DIJ3ESB3J933531DOJ4.若二如LT那JtP嗡A1D113&TBm3raED5Di412如25W現(xiàn)5囂葭由012.001J9O.SD3£喉尺利6I.UlJKitlWLZKZJjD5L工整1.5D7.53tiJLR國7m七乖空兜3L523EISDfl丸441之如19TD皿曜P41)3曜蛤Bl:卸fl53631陽If5T

14、和再R到S2四3MM的:曜12JUIt士如E'ill房艮朗1(3Ll3畦包由M克的T34MD的bm儂史n十U7聯(lián)汾n口醞km603的1囂eso刈萼R同12>:1U螺】Q印上卻用N工相士鮑艇0D加機(jī)冊(cè)131的儂世sl:門例S3的4flj七心鴻的4DJ5R期14t5930(=1St19:雙羽的453591劃T酬wSR前15&；需3BMB9U比3傀耳，如2&1i的曲4）操縱斷電量統(tǒng)計(jì)操縱斷電量報(bào)表統(tǒng)計(jì)每次操縱斷區(qū)間電能耗。記錄每次操縱斷時(shí)刻、操縱斷時(shí)的電量計(jì)數(shù)、操縱合時(shí)刻、操縱合時(shí)的電量計(jì)數(shù)、操縱斷區(qū)間的能耗。7控制臺(tái)電1記錄一聯(lián)%十報(bào)表查匍20116-16-20116

15、-16中蟒心蜜搦1引!tit皿1既雕黑典洌川工典維M史呢幢lino1：巴LHrLT上牌JSZIlTB.aiESJOE-.a鐲方川I曜41T6.-IZ21niH-ID4RSIUIDt現(xiàn)典N前o.nL5T.RRIiO3;ZJL1-6-LEL9第汝闔.在f戰(zhàn)茂值嗡2.L2WT59in:d：2JIH-1:IT-313ffill.59:硼&4漸2.72霸用皿鼻5：25LH-L61L把%LK5.59C2MKI旗蜜D.4S23.“O.CD5;anH-iiis.st3BIBM用t；aW4(前1.51113V)名如?1niH-H115991E9.t9密IW加Ml159。加Bi2JL1-C-LELlH38

16、LE3.LJtStB.QI口扇30郃too3:Ll-6-LfiU233H5W.4JUZMS前D.QS6ML：Dio2JLt-6-LE11BT冽匹之D.1E1319如11ID和1»£4匍D.QI口M1制憶JLH-ltL0.±ilS5a.Dltmn.21納0.0S14L1.6013?20LH-LEWMVLS53.rot盤明酬翔0.119s二門1干ail-e-LD10.£3XL5n.0D必珀6（蜜0.02LNO.flD1大aiH-isiirai英陽41現(xiàn)101F皿5）耗電量分析圖通過能耗終端數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)設(shè)備能耗數(shù)據(jù)可視化的功能，能夠用各類圖表對(duì)搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行可

17、視化分析，清楚地展現(xiàn)各設(shè)備的能耗特點(diǎn)。耗電量分析圖C8H1分析圖2011-6-1-2011-G-301班用電量分析（KWH）KW4）的工3 .系統(tǒng)作用1）實(shí)現(xiàn)起重機(jī)設(shè)備電能實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過對(duì)集裝箱岸邊起重機(jī)、集裝箱輪胎式起重機(jī)等大型起重機(jī)械的電壓、電流、有功消耗、無功消耗、功率因素和其他相關(guān)數(shù)據(jù)的搜集，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)設(shè)備電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視；實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面由起重機(jī)電能監(jiān)視總圖，和彈出式單個(gè)起重機(jī)電能監(jiān)視子畫面組成，能夠?qū)嶋H反映當(dāng)前各個(gè)設(shè)備的用電狀態(tài)和其他相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。2）成立起重性能耗數(shù)據(jù)庫。從各個(gè)設(shè)備搜集的電能數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄到效勞器數(shù)據(jù)庫，包括設(shè)備要緊用電機(jī)構(gòu)的運(yùn)行時(shí)刻記錄（按操縱合，大車，小車，起開，俯仰，起升小車聯(lián)動(dòng)等記錄時(shí)刻）o系統(tǒng)提供相應(yīng)的電能分析統(tǒng)計(jì)模塊，不但能夠統(tǒng)計(jì)出大型起重機(jī)機(jī)械總能耗、單機(jī)能耗，還能夠通過成立集裝箱岸邊起重機(jī)、集裝箱輪胎式起重機(jī)的能耗模型，計(jì)算出相應(yīng)起重機(jī)機(jī)型能耗指標(biāo)，為能耗評(píng)估提供依據(jù)。3）統(tǒng)計(jì)分析可視化。較為直觀的反映各類能耗數(shù)據(jù)，便于對(duì)各類能耗指標(biāo)進(jìn)行分析。4）提供能耗排名統(tǒng)計(jì)。依照作業(yè)段的箱量與能耗進(jìn)行排序，為操作人員的能耗