港口設(shè)備電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用與探索

郁炯輝

（寧波舟山港股份有限公司北侖礦石碼頭分公司，浙江寧波 315000）

在以科技引領(lǐng)發(fā)展的時代背景下，各行各業(yè)都在通過對各種高新技術(shù)的合理應(yīng)用，促進企業(yè)健康發(fā)展，經(jīng)過不斷的深入研究和應(yīng)用實踐，我國的電氣自動化控制技術(shù)有了長足進步，在各項社會生產(chǎn)活動中的應(yīng)用也越來越廣泛，從而為各種生產(chǎn)設(shè)備的高效穩(wěn)定運行提供了技術(shù)保障。現(xiàn)如今經(jīng)濟全球化進程持續(xù)加快，港口行業(yè)因此快速繁榮，港口貨物流動量不斷增加，因此很有必要促進港口設(shè)備自動化發(fā)展，合理分析電氣自動化控制技術(shù)在港口設(shè)備中的具體應(yīng)用，有利于促進港口設(shè)備自動化的實現(xiàn)。

1 電氣自動化控制技術(shù)概述

1.1 電氣自動化結(jié)構(gòu)

電氣自動化控制技術(shù)在設(shè)計過程中包含以下三點監(jiān)測功能，分別是集中、總線和遠程監(jiān)測。其具體的監(jiān)測作用如下：首先是集中監(jiān)測，通過電氣自動化控制技術(shù)可以實現(xiàn)通過單一處理器對整個流程進行控制的過程，該控制過程簡單靈活，維護效率較高。而總線監(jiān)測的主要目標是將電氣自動化控制系統(tǒng)控制能力的集中性得以展現(xiàn)，這對于現(xiàn)場監(jiān)控有著重要的作用。通過在不同的場景應(yīng)用電氣自動化控制技術(shù)能夠?qū)⑵湓O(shè)計理念中包含的功能和價值得到有效的展現(xiàn)。同時依據(jù)不同的場景和使用環(huán)境來對設(shè)計方案進行優(yōu)化完善。

1.2 技術(shù)特點

電氣自動化控制技術(shù)所包含的信息量雖然較小，但也因此而獲得了較為靈活和準確的控制優(yōu)勢。較小的信息量使得控制技術(shù)所發(fā)送的指令參數(shù)能夠快速發(fā)揮作用同時實現(xiàn)遠程操作，還可以利用電氣自動化控制技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集并實現(xiàn)控制功能。

2 港口設(shè)備電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 PLC自動化技術(shù)應(yīng)用

港口門式起重機在應(yīng)用PLC 自動化控制技術(shù)之后，對于起重機在高頻運行狀態(tài)下的穩(wěn)定性提供非常重要的促進作用，避免了起重機在各種操作過程中可能出現(xiàn)的失靈問題。在具體的作業(yè)過程中，操作人員可以通過主控制系統(tǒng)利用PLC 技術(shù)對外接端口的輸入輸出流程以及過流過壓和連鎖電路的控制。PLC 運行過程中應(yīng)當以24V 直流信號為正常狀態(tài)，同時該狀態(tài)對應(yīng)著起重機等外圍輸出信號狀態(tài)。利用這個原理可以實現(xiàn)小型化繼電器裝置的觸發(fā)控制，使得起重機系統(tǒng)的組件能夠被正常觸發(fā)發(fā)揮相應(yīng)的功能。

2.2 港口膠帶運輸機的電氣自動化應(yīng)用

港口膠帶運輸機是一種由電氣自動化技術(shù)驅(qū)動的具備分布式控制系統(tǒng)的機械設(shè)備，其核心控制系統(tǒng)由控制站、控制系統(tǒng)和現(xiàn)場檢測系統(tǒng)所組成。工作人員可以通過現(xiàn)場的監(jiān)視設(shè)備以及控制系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)通過服務(wù)器的有效整合使其具備了較好的電氣自動化性能和控制體系。該運輸機的中央控制系統(tǒng)包含集中控制器，該設(shè)備通過TCP/IP 協(xié)議來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)通信，以太網(wǎng)在其中扮演了重要的交互媒介作用，這是保證控制系統(tǒng)與控制裝置之間良好數(shù)據(jù)交換的重要媒介，當運輸機開始作業(yè)時，在控制裝置和控制系統(tǒng)之間因為距離較遠，因此需要通過以太網(wǎng)來保持暢通的數(shù)據(jù)連接，某些情況下可以通過增加中繼器的方法來獲得更好的數(shù)據(jù)通信效果。

2.3 自動掃描與控制應(yīng)用

港口在進行裝卸作業(yè)的整個流程中，為了能夠提升裝卸作業(yè)效率就需要對堆料的位置分布以及堆料的高度開展監(jiān)測活動，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)來計算和指定裝卸作業(yè)流程時，需要嚴格依照相關(guān)規(guī)則進行計算，以提高裝卸作業(yè)的效率，使得裝卸作業(yè)的整個流程更加科學(xué)合理。傳統(tǒng)的對堆料數(shù)據(jù)進行收集的過程通常依賴肉眼觀察和估測的方法，某些無法通過上述方法進行數(shù)據(jù)收集時還會利用攝像機等其他設(shè)備作為輔助測量工具，通過這種方法所獲得的數(shù)據(jù)準確性較差，容易受到外部因素以及人為因素的影響，導(dǎo)致最終所制定的裝卸作業(yè)流程存在較大的誤差，甚至可能因為這些誤差導(dǎo)致嚴重的安全事故。因此在進行港口裝卸作業(yè)的過程中，應(yīng)當利用堆料輪廓自動檢測技術(shù)來獲得更加精確的堆料位置數(shù)據(jù)，這對于港口散貨裝卸自動化水平以及效率的提升有著非常重要的促進作用。通過將激光測距設(shè)備安裝在裝卸設(shè)備上來獲得更加全面的檢測數(shù)據(jù)，為后續(xù)的裝卸作業(yè)提供更加精確的數(shù)據(jù)。

（1）安裝在抓斗卸船中的激光測距系統(tǒng)由TPS內(nèi)部的偏轉(zhuǎn)鏡以及激光發(fā)射設(shè)備組成。當激光發(fā)射設(shè)備發(fā)射激光后，激光在偏轉(zhuǎn)鏡的作用下發(fā)生反射，在物體表面形成映射后，激光接收器會對反射的激光進行收集。在具體的檢測過程中要考慮到射出的激光束和反射后的光束之間的時間差，以此來獲得激光器和物體之間的精確距離，偏轉(zhuǎn)鏡在整個系統(tǒng)中可以通過針對目標物體的激光進行連續(xù)掃描，并以特定的計算方式來對激光發(fā)射設(shè)備與目標物體之間的距離進行測量，通過在物體表面的不同點位所產(chǎn)生的激光反射距離以及角度可以獲得更加精確的位置信息。通過反復(fù)的操作以及數(shù)據(jù)獲取能夠獲得物體表面的位置以及外部特征，在這個基礎(chǔ)上，將該物體在船艙中的位置以及船體的位置進行自動化檢測，最終獲得船體內(nèi)各類物料的位置分布和物料類型，為裝卸作業(yè)提供了精確的信息，提高了物料裝卸作業(yè)的效率。

（2）通過TPS 來對掃描過程進行控制，通過將TPS 所收集到的數(shù)據(jù)傳遞給堆取料機，然后利用PLC中所包含的位置信息與TPS 安裝位置信息進行結(jié)合，并利用特定的算法對這些信息進行處理，最終能夠獲得料堆的位置和物體的外部形態(tài)信息。在港口中應(yīng)用這種技術(shù)能夠提高對港口作業(yè)過程中各類數(shù)據(jù)的處理效率，并將完成處理后的數(shù)據(jù)傳輸至中央控制服務(wù)器進行存儲，同時能夠?qū)⑦@些信息與控制室內(nèi)的信息進行有效的融合，最終獲得更加立體的堆料圖形。

2.4 裝船機自動控制系統(tǒng)應(yīng)用

裝船機中的激光掃描傳感器主要作用是對堆料的外部形狀輪廓進行掃描，并將獲得的數(shù)據(jù)用來進行建模，然后通過固定的算法來對裝卸作業(yè)所涉及到的路徑和裝卸量進行計算，以實現(xiàn)高效安全的裝卸作業(yè)目標。通過在裝卸作業(yè)過程中應(yīng)用自動控制技術(shù)能夠幫助裝卸作業(yè)實現(xiàn)精確的負載平衡，不僅能夠提高裝卸效率，還能夠保證起重機以及周邊工作人員的安全。同時自動化控制技術(shù)能夠降低對工人的依賴，從另一個角度也降低了工人的勞動強度。實現(xiàn)該功能主要依靠船艙物料掃描系統(tǒng)，對船艙內(nèi)部數(shù)據(jù)進行全面的掃描和建模。獲得裝卸作業(yè)所需要的配載平衡數(shù)據(jù)。

2.5 翻車機自動控制系統(tǒng)實踐

翻車機自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)原理是通過遠程通信技術(shù)以及PLC 技術(shù)實現(xiàn)對翻車機的自動控制流程，同時還能夠?qū)Ψ嚈C的運行狀態(tài)進行必要的監(jiān)控。通過對翻車機的作業(yè)流程進行科學(xué)的安排，然后利用作業(yè)現(xiàn)場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對其進行作業(yè)監(jiān)控。這一套自動化控制系統(tǒng)能夠在實現(xiàn)遠程控制翻車機作業(yè)的同時改善作業(yè)面的工作環(huán)境，提升了翻車機的作業(yè)效率。

3 碼頭生產(chǎn)管理控制技術(shù)

碼頭散貨裝卸作業(yè)過程中利用管理控制系統(tǒng)來進行科學(xué)的配置是當前主流的應(yīng)用模式。該應(yīng)用模式具備事務(wù)處理以及報表統(tǒng)計等相關(guān)功能，更加高級的應(yīng)用還能夠?qū)Q策支持系統(tǒng)融入到管理控制過程中，同時可以對散貨裝卸作業(yè)實現(xiàn)動態(tài)管理和動態(tài)控制。隨著越來越多的管控一體化技術(shù)開始在港口作業(yè)過程中進行應(yīng)用，港口企業(yè)應(yīng)當在當前的管理控制系統(tǒng)中引入更加復(fù)雜的自動化控制技術(shù)，如專家系統(tǒng)和作業(yè)流程模擬系統(tǒng)，這對于港口裝卸作業(yè)流程的科學(xué)協(xié)調(diào)以及物流，質(zhì)量跟蹤都有著非常重要的作用，同時有助于維護保養(yǎng)和成本控制。通過將管理和控制進行融合，使得港口作業(yè)的管理水平和自動化水平得到有效的提升。

3.1 管控一體化的實踐應(yīng)用

隨著管控一體化系統(tǒng)在港口生產(chǎn)過程中的應(yīng)用不斷深入且范圍不斷擴大，這一整套系統(tǒng)實現(xiàn)了對港口企業(yè)在日常生產(chǎn)過程中的各類控制水平的提升，同時對于港口整個生產(chǎn)流程中所開展的信息收集處理分析以及存儲等一系列流程得到了改進和提升。使得港口企業(yè)逐漸具備了以自動化為主要特征的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理方式，使得散貨碼頭的管理水平和控制能力得到了有效的增強。在碼頭內(nèi)部實現(xiàn)了管理和生產(chǎn)一系列流程的閉環(huán)管理模式。這種模式能夠幫助各個崗位的管理者對于生產(chǎn)現(xiàn)場的實時狀態(tài)進行有效的監(jiān)控，同時能夠在作業(yè)過程中獲得各類數(shù)據(jù)并對其進行分析，為企業(yè)開展決策提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

3.2 碼頭設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)

散貨碼頭所使用的遠程管理系統(tǒng)基于傳感器設(shè)備以及PLC 系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，通過中央監(jiān)控室來對港口作業(yè)系統(tǒng)中的各類機械設(shè)備進行監(jiān)控，一旦機械設(shè)備出現(xiàn)了異常狀態(tài)或故障，系統(tǒng)會自動將這些狀態(tài)故障代碼傳遞給管理系統(tǒng)，通過管理系統(tǒng)與監(jiān)控設(shè)備進行有效的融合使得機械設(shè)備的監(jiān)測、故障預(yù)警、維護保養(yǎng)以及狀態(tài)跟蹤等功能得到了發(fā)揮。該監(jiān)控系統(tǒng)能夠保證信息管理系統(tǒng)和不同設(shè)備之間的監(jiān)控進行有效的銜接，不僅降低了對工人的依賴程度，同時也使得碼頭的機械設(shè)備的維護效率和使用率得到了大幅提升。

4 碼頭資產(chǎn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用

散貨碼頭在進行資產(chǎn)管理時，其核心目標是將企業(yè)的資產(chǎn)、物料以及工作管理的效率得到有效的提升。在進行資產(chǎn)管理流程的設(shè)計過程中，除了要保證流程所覆蓋的各崗位部門資產(chǎn)能夠得到有效的維護之外，同時還要對各類設(shè)備當前的狀態(tài)以及安全風(fēng)險進行充分的考量，以保障資產(chǎn)的使用價值不會出現(xiàn)流失。該管理系統(tǒng)的主要功能是將資產(chǎn)管理流程得到有效的落實，通過對維護備件的數(shù)量控制來實現(xiàn)物料管理目標，在維護過程中要通過各種措施和手段來對備件庫存進行有效的平衡。圍繞計劃內(nèi)容依照資產(chǎn)的全周期進行監(jiān)督和測量工作，不斷提升資產(chǎn)價值，使得企業(yè)能夠通過資產(chǎn)獲得更高的收益，通過有效的成本控制來實現(xiàn)資產(chǎn)效率的提升。

5 港口設(shè)備電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)化策略

5.1 正確的理念

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷深入發(fā)展，自動化水平一定程度上反映了港口企業(yè)的生產(chǎn)水平。為了不斷提升港口企業(yè)的生產(chǎn)效率，就需要不斷引進先進的電器自動化技術(shù)來提升港口的自動化控制水平，更進一步提升港口的運行效率。要實現(xiàn)這個目標就需要通過引進人才、技術(shù)和設(shè)備來不斷升級港口設(shè)備的電氣自動化水平。以技術(shù)作為企業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，實現(xiàn)港口自動化水平的不斷提升，最終促進企業(yè)在激烈的市場競爭環(huán)境下完善和鞏固核心競爭力，實現(xiàn)企業(yè)的健康發(fā)展。

5.2 引進先進的技術(shù)

我國的港口電氣自動化水平雖然在近些年得到了長足的進步，但與發(fā)達國家相比，我國的技術(shù)水平仍然處于早期階段，與發(fā)達國家的整體水平存在一定的差距。為了避免受到外國先進技術(shù)壁壘的影響，我國應(yīng)當加大港口電氣自動化領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新，通過積極的學(xué)習(xí)為技術(shù)研發(fā)提供動力，打造一批具備我國自主知識產(chǎn)權(quán)的電氣自動化技術(shù)和設(shè)備。除了技術(shù)之外，應(yīng)當加強與國外先進企業(yè)的溝通和交流，將其先進的管理方法引入我國的港口管理體系中，保證港口企業(yè)的生產(chǎn)更加穩(wěn)定和安全。

5.3 人員技術(shù)能力的提升

港口企業(yè)中的設(shè)備操作主體仍然是專業(yè)的技術(shù)人員，技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力決定了港口設(shè)備的運行效率。即使是在開展電氣自動化應(yīng)用的過程中，其應(yīng)用水平仍然受到了人員水平的影響。因此，要通過對港口工作人員的不斷提升來促進港口設(shè)備自動化水平的提升。依據(jù)電氣自動化技術(shù)的各類需求，有針對性地對技術(shù)人員開展培訓(xùn)工作，通過不斷提升工作人員對電氣自動化技術(shù)的認識，來提升港口企業(yè)的電氣自動化技術(shù)的整體水平。

6 結(jié)束語

目前，電氣自動化控制技術(shù)可以說是各生產(chǎn)領(lǐng)域的熱門技術(shù)，在各項社會生產(chǎn)活動中的應(yīng)用越來越普遍，近年來港口行業(yè)的不斷繁榮發(fā)展，對港口設(shè)備運行效率和運行安全提出了更高要求，因此很有必要加強港口設(shè)備電氣自動化技術(shù)及港口生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)技術(shù)研究。同時深入分析如何促進電氣自動化控制技術(shù)在港口設(shè)備中的合理應(yīng)用，以便有效提高港口生產(chǎn)管理自動化水平。