基于PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械的應(yīng)用探究

陸惠杰

摘 要：PLC擁有高水平的機(jī)械電氣控制穩(wěn)定性與可靠性，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)操作領(lǐng)域中。文章主要以港口機(jī)械應(yīng)用為主題背景，探究了PLC在這一方面的相關(guān)技術(shù)控制應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；港口機(jī)械；貨物起重控制

中圖分類號(hào)：U653.92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）24-0149-02

Abstract： PLC has a high level of mechanical and electrical control stability and reliability， it has been widely used in various industrial production and operation areas. Based on the background of port machinery application， this paper probes into the application of PLC in this field.

Keywords： PLC control system； port machinery； cargo hoisting control

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)對(duì)外貿(mào)易量逐年攀升，港口吞吐量規(guī)模也呈現(xiàn)持續(xù)擴(kuò)大發(fā)展趨勢(shì)，這就意味著港口運(yùn)輸生產(chǎn)工作對(duì)高機(jī)械性能設(shè)備的運(yùn)用需求越來(lái)越大。傳統(tǒng)港口中部分機(jī)械設(shè)備多以電氣控制與繼電器、接觸器關(guān)聯(lián)控制模式為主，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，運(yùn)行效率也不盡如人意。所以本文提出了PLC控制系統(tǒng)就希望實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)港口機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的有效改造，提高港口機(jī)械生產(chǎn)運(yùn)作的安全可靠性與穩(wěn)定性，提高企業(yè)工作效率。

1 港口機(jī)械生產(chǎn)體系中采用PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景

早期的港口生產(chǎn)體系引入PLC控制系統(tǒng)是希望通過(guò)它來(lái)操控港口起重機(jī)控制系統(tǒng)，將起重機(jī)的輸入及輸出點(diǎn)作為重要的生產(chǎn)動(dòng)作執(zhí)行操作指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)的速度、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)等功能有效控制。同時(shí)，PLC還能聯(lián)系變頻器對(duì)控制系統(tǒng)中的控制信號(hào)進(jìn)行接收與處理，全面提高起重機(jī)的實(shí)際工作效率。從基本控制功能來(lái)看，PLC結(jié)合變頻器的控制信號(hào)處理功能十分強(qiáng)大，它能夠自由控制港口起重機(jī)的升降速度，滿足港口實(shí)際工作需求，特別是它對(duì)于運(yùn)載車限位的影響和對(duì)起重升降機(jī)限位的影響非常之大。

就目前來(lái)講，港口機(jī)械生產(chǎn)體系中不僅僅單純只有起重機(jī)需要運(yùn)用到PLC控制系統(tǒng)，而且PLC控制系統(tǒng)的種類也在不斷增加，結(jié)合系統(tǒng)工作原理、設(shè)備特性以及控制器性能的創(chuàng)新生產(chǎn)設(shè)備越來(lái)越多，就比如說(shuō)港口貨物的傳送搬運(yùn)控制系統(tǒng)，它其中還加入了抗干擾系統(tǒng)，能夠更為合理的運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)展開(kāi)港口生產(chǎn)工作，保證生產(chǎn)流程流暢合理?？梢砸?jiàn)得，PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越豐富，它的未來(lái)發(fā)展前景無(wú)限可期。

2 PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備中的具體應(yīng)用

如上文所述，PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域中已經(jīng)具有一定滲透程度，像貨物起重設(shè)備、傳送設(shè)備都已經(jīng)應(yīng)用到PLC控制系統(tǒng)，并發(fā)揮了良好的生產(chǎn)功能應(yīng)用作用，下文將主要闡釋結(jié)合了PLC控制系統(tǒng)后的這兩種設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。

2.1 結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的港口起重生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)應(yīng)用

（1）港口起重生產(chǎn)設(shè)備的基本概述。起重設(shè)備是港口生產(chǎn)體系中的重要環(huán)節(jié)，它負(fù)責(zé)對(duì)貨物的有效搬運(yùn)，像門座式起重機(jī)就是目前港口機(jī)械生產(chǎn)中比較常見(jiàn)的起重機(jī)類型，它通過(guò)繼電器和接觸器相互關(guān)聯(lián)作用形成綜合化控制體系，同時(shí)也采用到了以串聯(lián)形式連接的電阻式電機(jī)調(diào)速模式。如果港口生產(chǎn)工作量較大，起重設(shè)備陷入到超負(fù)荷作業(yè)狀態(tài)中時(shí)，它的故障問(wèn)題就會(huì)頻頻出現(xiàn)，此時(shí)采用PLC控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行改造可有效避免故障狀況頻發(fā)。

（2）港口起重生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用。一般情況下門坐式起重機(jī)都會(huì)采用到繞線式電機(jī)，如果引入PLC控制系統(tǒng)后應(yīng)該將繞線式電機(jī)改為變頻電機(jī)，并應(yīng)用PLC控制程序取代原有的電氣控制系統(tǒng)，這樣可滿足起重設(shè)備在一旦陷入故障困擾時(shí)能夠及時(shí)開(kāi)啟自檢功能，第一時(shí)間對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行簡(jiǎn)單檢查與維修。簡(jiǎn)言之，就是要在起重設(shè)備中選擇應(yīng)用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)程序，二者共同作用以提高起重機(jī)的實(shí)際作業(yè)效率。

在起重設(shè)備的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，則結(jié)合門坐式基礎(chǔ)在電氣系統(tǒng)中還加入了照明、傳動(dòng)、監(jiān)控、供電以及遠(yuǎn)程控制等等功能部分，在PLC控制系統(tǒng)的全局引導(dǎo)與功能發(fā)揮背景下，起重設(shè)備的運(yùn)行效果更加穩(wěn)定，其機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的電磁制動(dòng)裝置也不會(huì)在起重設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中受到任何負(fù)面影響。在具體的設(shè)計(jì)方案中就涉及到PLC控制系統(tǒng)機(jī)型選擇問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)要結(jié)合購(gòu)置及維護(hù)成本來(lái)選擇起重設(shè)備，保證它的基本模塊中所有基本功能健全。另外要保證在PLC系統(tǒng)控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻調(diào)速方式的技術(shù)優(yōu)化，為港口中實(shí)際的貨物起重運(yùn)輸作業(yè)奠定好前期技術(shù)基礎(chǔ)，選擇最合理的變頻調(diào)速方式。

最后，根據(jù)生產(chǎn)需要，有必要對(duì)起重設(shè)備的電氣系統(tǒng)部分進(jìn)行改造，一般來(lái)說(shuō)改造部分主要集中在起重設(shè)備的起升機(jī)構(gòu)和變幅結(jié)構(gòu)方面，必要時(shí)還要對(duì)它的PLC程序控制及其它輔助系統(tǒng)進(jìn)行深度改造。還以傳統(tǒng)的門坐式起重機(jī)為例，它的起升結(jié)構(gòu)本身是存在一定技術(shù)弊端的，因?yàn)樗鼘儆诟吆哪芙Y(jié)構(gòu)，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程中會(huì)消耗大量成本，而且由于生產(chǎn)工作頻率相當(dāng)之大，極易出現(xiàn)各種故障，難以解決。所以在改造過(guò)程中應(yīng)該在起重設(shè)備中安裝矢量控制變頻器，并配合PLC程序設(shè)計(jì)對(duì)起重設(shè)備中的升降機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，保證在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)任何溜鉤故障出現(xiàn)。另外在變幅結(jié)構(gòu)的改造過(guò)程中，一定要考慮到變幅設(shè)備機(jī)構(gòu)的相關(guān)控制應(yīng)用，結(jié)合參數(shù)設(shè)置來(lái)優(yōu)化結(jié)設(shè)備結(jié)構(gòu)的功能保護(hù)措施，明確變幅機(jī)構(gòu)控制的有效性，精確設(shè)置起重設(shè)備中各個(gè)結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，驗(yàn)證控制器選型結(jié)果，然后繪制PLC運(yùn)行流程圖。比如在抓斗局部控制設(shè)置方面，應(yīng)該結(jié)合抓斗工況，結(jié)合起重設(shè)備運(yùn)行狀況來(lái)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，配合PLC系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)斗控制與閉斗控制，實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)全面改造。在改造以后，設(shè)備的操作臺(tái)、安全保護(hù)裝置等等輔助系統(tǒng)在性能優(yōu)越性方面都有所改善。另外針對(duì)PLC控制系統(tǒng)技術(shù)背景下的起重設(shè)備改造調(diào)試也很重要，它需要對(duì)起重機(jī)的外觀、電氣絕緣局部位置及電源柜進(jìn)行全面分析，全面證明起重設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)效率提升水平，確保在改造后的起重設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行方面更加穩(wěn)定高效，起重設(shè)備的故障發(fā)生率也有所降低，如此可確保PLC控制系統(tǒng)能夠發(fā)揮其應(yīng)有的功能作用[1]。

2.2 結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的港口傳送生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)應(yīng)用

（1）港口傳送生產(chǎn)設(shè)備的基本概述。港口傳送生產(chǎn)設(shè)備及傳送帶控制系統(tǒng)，在當(dāng)前，它也融入了全新的PLC控制系統(tǒng)，在傳送工作效率方面有所加強(qiáng)，滿足了港口傳送機(jī)械控制智能化、自動(dòng)化終端要求。在機(jī)械傳送系統(tǒng)中的PLC控制系統(tǒng)就應(yīng)用到了基本單元、擴(kuò)展單元和相關(guān)其它關(guān)鍵工業(yè)軟件。另外它的基本單元中還加入了擴(kuò)展單元I/O模塊、模擬I/O模塊、通信模塊以及特殊功能模塊等等。軟件方面則用用到帶有PLC控制系統(tǒng)控制功能的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)配套軟件程序。

（2）港口傳送生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用。傳統(tǒng)港口傳送生產(chǎn)設(shè)備通過(guò)傳送帶負(fù)載壓力來(lái)控制傳送量，主要傳送煤炭、集裝箱等等貨物，它的運(yùn)行基本原則為應(yīng)載負(fù)載，普通的港口傳送帶設(shè)計(jì)中就采用到了4條皮帶運(yùn)輸，結(jié)合4臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)共同運(yùn)營(yíng)。

在控制啟動(dòng)方面，它會(huì)首先啟動(dòng)1條皮帶機(jī)，但伴隨短時(shí)間延遲。隨后再啟動(dòng)第2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)短時(shí)延遲以后再啟動(dòng)第3臺(tái)電動(dòng)機(jī)。如果皮帶出現(xiàn)任何故障，皮帶機(jī)前端就會(huì)停止運(yùn)行，無(wú)法再繼續(xù)裝卸貨物。針對(duì)該功能要結(jié)合PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。下文主要介紹在融入了PLC控制系統(tǒng)以后的改造后傳送帶技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)。

首先，改變傳統(tǒng)中傳送設(shè)備的單動(dòng)循環(huán)模式為往返循環(huán)，并實(shí)現(xiàn)連鎖控制功能。在單動(dòng)循環(huán)被正常觸發(fā)以后，循環(huán)功能無(wú)法被啟動(dòng)。再一點(diǎn)，如果循環(huán)功能在被被動(dòng)觸發(fā)情況下，它的單動(dòng)功能必須要通過(guò)PLC控制系統(tǒng)加以抑制。其次，單動(dòng)控制系統(tǒng)需要用手動(dòng)模式開(kāi)啟，這也是希望實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的人性化控制。第三，如果任何一條皮帶出現(xiàn)故障，則需要停止與其相鄰的皮帶，然后啟動(dòng)第三條皮帶。等待故障完全解除以后，再對(duì)故障皮帶進(jìn)行復(fù)位，隨后啟動(dòng)與故障皮帶相鄰的皮帶正式開(kāi)始工作，最后再延時(shí)啟動(dòng)剩余兩條皮帶，恢復(fù)到正常傳送設(shè)備的全員正常工作狀態(tài)中。如圖1。

結(jié)合控制面板還要對(duì)港口傳送生產(chǎn)設(shè)備的PLC軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決傳統(tǒng)傳送設(shè)備中所存在的步序控制問(wèn)題，保證貨物傳送漸進(jìn)過(guò)程。主要來(lái)說(shuō)，就是要在步序控制方面完成單序列控制與選擇序列控制、并行序列控制3種傳送設(shè)備控制工作內(nèi)容，配合PLC編程處理來(lái)解決傳送帶中所存在的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)復(fù)位問(wèn)題。最后對(duì)結(jié)合PLC對(duì)港口傳送生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試處理，主要調(diào)試其硬件電路與軟件設(shè)計(jì)相關(guān)模塊。這里可采用在線測(cè)試模式，一旦發(fā)現(xiàn)不符合要求的傳送系統(tǒng)內(nèi)容就要進(jìn)行及時(shí)調(diào)整與檢修，保證傳送設(shè)備始終處于良好可控狀態(tài)[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

就當(dāng)前來(lái)看，在港口生產(chǎn)體系中運(yùn)用基于PLC控制的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)非常常見(jiàn)，它利用到PLC強(qiáng)大的邏輯編程與控制功能取得了不錯(cuò)的生產(chǎn)成效，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備不利問(wèn)題的改造，特別是在起重設(shè)備與傳送設(shè)備中發(fā)揮了不小作用，為我國(guó)未來(lái)港口生產(chǎn)領(lǐng)域整體效益提升提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王福軍.港口傳送機(jī)械PLC控制設(shè)計(jì)[J].中國(guó)設(shè)備工程，2018（1）：213-214.