試議港口設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

費(fèi)文豪

摘 要：我國入世以后，國家進(jìn)出口貿(mào)易量增大，港口吞吐量也與日俱增，所以港口生產(chǎn)設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展成為必然。文章基于PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)這一技術(shù)背景簡要探討了當(dāng)前港口設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用改造與深化，結(jié)合例證了解現(xiàn)代化港口智能化發(fā)展建設(shè)美好前景。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù)；港口生產(chǎn)設(shè)備；PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)；貨物搬運(yùn)

中圖分類號(hào)：U653 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）22-0153-02

Abstract： After China's entry into the WTO， the import and export trade of the country is increasing and the port throughput is increasing， so the development of the electrical automation technology of the port production equipment is inevitable. Based on the technical background of PLC automation control system， this paper briefly discusses the application transformation and deepening of the current port equipment electrical automation technology， and takes examples to understand the bright future of the intelligent development and construction of the modern port.

Keywords： electrical automation technology； port production equipment； PLC automatic control system； cargo handling

1 PLC控制系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化應(yīng)用

1.1 PLC的發(fā)展簡析

PLC（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，它是專門應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的一種創(chuàng)新數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，擁有邏輯編程存儲(chǔ)器。在如今的港口電氣自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，PLC技術(shù)的功能應(yīng)用非常廣泛，且它還具有操作簡易的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用優(yōu)勢，易于快速編程，可應(yīng)用功能類型也相當(dāng)之多。從經(jīng)濟(jì)成本角度分析，PLC控制系統(tǒng)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用方面投入資金相對(duì)較少，但卻能實(shí)現(xiàn)實(shí)用效果最大化，擁有較高的性價(jià)比優(yōu)勢。而它相比于傳統(tǒng)技術(shù)則更擁有自帶負(fù)荷特征，所以它的自動(dòng)化控制程度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)驅(qū)動(dòng)，滿足電氣自動(dòng)化應(yīng)用條件。目前，PLC技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于港口生產(chǎn)中的不同電氣設(shè)備當(dāng)中，比如港口門坐式起重機(jī)、港口集裝箱橋式起重機(jī)以及港口傳送帶運(yùn)輸機(jī)等等都會(huì)與PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)相互結(jié)合，滿足港口設(shè)備生產(chǎn)效率的最大化。

1.2 港口電氣化設(shè)備的PLC自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

如上文所述，港口電氣化設(shè)備的PLC自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，本文就簡單談?wù)凱LC系統(tǒng)在以下3方面的具體技術(shù)應(yīng)用。

1.2.1 門坐式起重機(jī)的PLC系統(tǒng)應(yīng)用

門座起重機(jī)在運(yùn)行過程中首先就要保證的它的高穩(wěn)定運(yùn)行特性，再結(jié)合電氣自動(dòng)化技術(shù)要求，所以引入PLC系統(tǒng)勢在必行。在PLC系統(tǒng)引入后，傳統(tǒng)中門坐式起重機(jī)在頻繁操作過程中靈敏性偏差甚至設(shè)備直接失靈的問題就能得以解決。

以具體的作業(yè)環(huán)節(jié)為例，門坐式起重機(jī)的操作關(guān)鍵為主令控制器，在控制器基礎(chǔ)上完成諸如對(duì)聯(lián)鎖電路、過壓電路以及過流電路的相應(yīng)控制，結(jié)合電力輸入運(yùn)用PLC輸入與輸入過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)外接端口的有效控制。在這一所描述的工作模式中，PLC就主要負(fù)責(zé)顯示輸出端信號(hào)，如輸出端信號(hào)顯示直流電壓為24V左右時(shí)，可表明門坐式起重機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下。實(shí)際上，這種遠(yuǎn)程監(jiān)控操作就利用到了PLC系統(tǒng)的外圍輸出信號(hào)模塊，它能夠與門坐式起重機(jī)的小型化繼電器裝置線圈相互聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)設(shè)備的有效驅(qū)動(dòng)，當(dāng)小型繼電器中的接觸器線圈被觸發(fā)以后，起重機(jī)設(shè)備本身就能完成啟動(dòng)及某些技術(shù)工作操作，正式開啟電氣自動(dòng)化控制流程。

1.2.2 傳送帶運(yùn)輸機(jī)的PLC系統(tǒng)應(yīng)用

傳送帶運(yùn)輸機(jī)是港口生產(chǎn)運(yùn)營中的重要機(jī)械設(shè)備，現(xiàn)代港口希望傳送帶運(yùn)輸設(shè)備融入電氣自動(dòng)化技術(shù)，所以PLC控制系統(tǒng)就承擔(dān)起這一責(zé)任。一般來說，在融入了PLC控制系統(tǒng)的港口傳送帶運(yùn)輸機(jī)就應(yīng)該采用分布式控制結(jié)構(gòu)，結(jié)合系統(tǒng)現(xiàn)場控制系統(tǒng)中控制站、現(xiàn)場控制裝置以及現(xiàn)場檢測裝置來實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸機(jī)電氣自動(dòng)化的有效集中控制內(nèi)容。具體來講，系統(tǒng)中還涵蓋了服務(wù)器裝置、現(xiàn)場監(jiān)控屏顯、監(jiān)控中心、操作員裝置以及集中控制器等等。其中集中控制器主要協(xié)調(diào)中央控制中心及PLC控制系統(tǒng)完成基于TCP/IP協(xié)議下的數(shù)據(jù)通訊及交互共享相關(guān)工作任務(wù)，這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送帶運(yùn)輸機(jī)的現(xiàn)場遠(yuǎn)程控制，可保證在無人操作條件下完成貨物運(yùn)輸傳送工作，節(jié)省大量人力資本。

為了確保數(shù)據(jù)交互共享工作的有效性與有序性，在具體的PLC控制系統(tǒng)與傳送帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過程中還會(huì)考慮到集中控制裝置與數(shù)據(jù)通訊交互距離的計(jì)算，一般來說PLC控制系統(tǒng)的有效距離在1200m左右。如果超出1200m，則要通過以太網(wǎng)配合中繼器來滿足遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互技術(shù)過程，實(shí)現(xiàn)無限距離數(shù)據(jù)交互共享。

1.2.3 港口集裝箱橋式起重機(jī)的PLC系統(tǒng)應(yīng)用

港口生產(chǎn)體系中對(duì)裝卸橋非常依賴，所以將裝卸橋設(shè)置于橋式起重機(jī)中非常有利于港口集裝箱的快速搬運(yùn)運(yùn)輸。當(dāng)然基于工作的重要性，港口集裝箱橋式起重機(jī)是承擔(dān)著范圍極其廣泛的工作內(nèi)容的，所以它的系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互量極大。為此需要結(jié)合PLC所提供的邏輯編程系統(tǒng)助力網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)交互過程。PLC系統(tǒng)本身能夠?yàn)楦劭诩b箱橋式起重機(jī)建立完善的控制命令，結(jié)合給定信號(hào)及狀態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器與起重機(jī)系統(tǒng)的有效融合，最終形成一套完善的信息共享系統(tǒng)，滿足港口集裝箱運(yùn)輸傳送工作的高效率要求，達(dá)到設(shè)備關(guān)聯(lián)控制。

從深層次的技術(shù)角度來講，港口集裝箱橋式起重機(jī)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中還加入了PLC數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、故障自檢、數(shù)據(jù)顯示統(tǒng)計(jì)等等功能，結(jié)合這些功能就能實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)故障歷史信息數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)，并結(jié)合起重機(jī)中的接觸器動(dòng)作次數(shù)來計(jì)算起重機(jī)工作量、吊具的開閉鎖次數(shù)實(shí)際參數(shù)等等，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行維護(hù)。再者，PLC系統(tǒng)所提供的CCMS人機(jī)友好交流界面也能夠及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，再結(jié)合港口所提供的橋式起重機(jī)光纜轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)接與聯(lián)動(dòng)。而在系統(tǒng)遠(yuǎn)程站方面，PLC系統(tǒng)還會(huì)將所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)共享，確保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與應(yīng)用，這保證了所傳輸數(shù)據(jù)的透明化與準(zhǔn)確性，以便于技術(shù)人員更為精確地控制集裝箱橋式起重機(jī)系統(tǒng)[1]。

2 案例分析

港口貨物搬運(yùn)控制系統(tǒng)當(dāng)前多基于PLC可變成邏輯控制器完成，它能保證貨物運(yùn)送的高可靠性，非常有利于編程及設(shè)備智能化、自動(dòng)化控制，大幅度減輕人力物力成本，更能實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物搬運(yùn)的精確定位，這全面提高了港口貨物搬運(yùn)的可操控性與安全性。下文結(jié)合實(shí)際案例分析在港口貨物搬運(yùn)控制系統(tǒng)中融入PLC控制系統(tǒng)的具體技術(shù)應(yīng)用流程。

總體技術(shù)應(yīng)用方案：

首先要為該港口的貨物搬運(yùn)設(shè)計(jì)整體的搬運(yùn)系統(tǒng)控制模型，如圖1。

如圖1，該港口貨物搬運(yùn)控制系統(tǒng)模型就是基于PLC控制系統(tǒng)構(gòu)建的，它的搬運(yùn)機(jī)械手會(huì)從A點(diǎn)將貨物搬起運(yùn)送到B點(diǎn)位置，這一過程全部交由PLC系統(tǒng)控制。在操作技術(shù)方面，主要采用到了傳統(tǒng)人工手動(dòng)操作配合PLC系統(tǒng)自動(dòng)操作混合方式，機(jī)械手在移動(dòng)過程中會(huì)在指定位置觸發(fā)限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制過程。一般來說，要對(duì)港口貨物搬運(yùn)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制過程分析與功能要求分析，保證大體明確系統(tǒng)的基本功能控制要求。舉例來說，如果是在自動(dòng)控制環(huán)境中，就要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施連續(xù)控制，操作自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換按鈕，實(shí)現(xiàn)從人工到機(jī)械手的功能切換，全程用機(jī)械手來控制貨物從A到B的搬運(yùn)周期。具體講，貨物的搬運(yùn)工作流程應(yīng)該如下：

按下自動(dòng)按鈕操作機(jī)械手移動(dòng)到觸發(fā)器失電位置——接觸貨物——2s計(jì)時(shí)結(jié)束后確認(rèn)夾緊貨物——正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手從原點(diǎn)A升起——觸發(fā)下限位開始移動(dòng)——走到B點(diǎn)機(jī)械手下降——2s計(jì)時(shí)候松開機(jī)械手——機(jī)械手觸發(fā)上限位開關(guān)——PLC接收并處理機(jī)械手狀態(tài)信息——機(jī)械手調(diào)整貨物位置精確放置——PLC反轉(zhuǎn)控制機(jī)械手繼續(xù)移動(dòng)回原位——等待下一輪貨物搬運(yùn)工作

如上就完成了一輪貨物搬運(yùn)系統(tǒng)操作，完成所有指令后PLC將控制機(jī)械手回位。如果在手動(dòng)操作環(huán)境中，上述機(jī)械手的每一個(gè)流程都要進(jìn)行人工單獨(dú)操作，從精確控制方面可能不如PLC控制，但港口貨物運(yùn)輸應(yīng)該根據(jù)實(shí)際要求來選擇是否采用人工控制或PLC控制。一般來說，為了保證精確擺放貨物，港口貨物運(yùn)輸多會(huì)采用PLC控制系統(tǒng)實(shí)施精確控制，提高港口生產(chǎn)工作效率。再一方面，為了保證在港口的某些特殊場合還能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交替共同控制貨物精確搬運(yùn)，還應(yīng)該在PLC系統(tǒng)控制程序中設(shè)計(jì)加入一套雙控程序，雙控程序?qū)嶋H上是兩套獨(dú)立程度，它們相互嵌套，能夠滿足港口運(yùn)輸技術(shù)人員的自由切換，使用起來更加靈活和人性化[2]。

3 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前在高科技技術(shù)引領(lǐng)與指導(dǎo)下，港口生產(chǎn)領(lǐng)域的設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用也越來越豐富。人們?cè)谔剿餍录夹g(shù)的同時(shí)不斷結(jié)合原有技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，滿足了現(xiàn)代港口建設(shè)的自動(dòng)化、智能化、大型化和人性化要求，提高了港口生產(chǎn)運(yùn)營效率。

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