可編程控制技術(shù)在港口自動(dòng)化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘 要：可編程控制技術(shù)利用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)通用工業(yè)自動(dòng)化控制，對改造傳統(tǒng)工業(yè)控制技術(shù)，提升工業(yè)自動(dòng)化水平有重要實(shí)踐意義。港口運(yùn)行中涉及大量電氣系統(tǒng)，利用可編程控制技術(shù)對港口電氣系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，能有力的提升港口電氣系統(tǒng)自動(dòng)化水平。文章以港口電器系統(tǒng)為例，分析了可編程控制技術(shù)在港口自動(dòng)化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用策略，對港口電氣系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)踐有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：PLC；可編程控制技術(shù)；港口自動(dòng)化；電氣系統(tǒng)自動(dòng)化

1 引言

可編程控制技術(shù)是利用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)對通用工業(yè)自動(dòng)化控制的技術(shù)，其核心是可編程控制器，可編程控制器最初在上世紀(jì)六十年代于美國出現(xiàn)，被用于取代傳統(tǒng)的繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)的順序控制功能，充分結(jié)合了計(jì)算機(jī)與繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用可編程控制器，用戶只需改變程序即可以改變生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化，能有效的克服傳統(tǒng)繼電器接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、靈活性差等缺點(diǎn)，而在使用中并不需要了解專門的計(jì)算機(jī)編程語言，僅采用一套簡單的指令即可以繼電器梯形圖進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試與查錯(cuò)，使用極為簡便快捷。其于這可編程控制技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)，在近年來可編程控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，改變了傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的不足，對實(shí)現(xiàn)新型工業(yè)自動(dòng)化具有重大現(xiàn)實(shí)意義。港口生產(chǎn)過程中涉及大量電氣系統(tǒng)，包括如起重、傳輸、固定、除塵、消防等系統(tǒng)，應(yīng)用可編程控制技術(shù)能有效減輕港口生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，提升運(yùn)營安全水平。文章就可編程控制技術(shù)在港口自動(dòng)化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行淺要的探討。

2 可編程技術(shù)的基本工作原理和程序編制

2.1 可編程技術(shù)的基本工作原理

可編程技術(shù)的核心為可編程控制器，可編程控制器實(shí)際相當(dāng)于一部微型計(jì)算機(jī)，雖然可編程控制器類型繁多但其結(jié)構(gòu)和基本工作原理相當(dāng)，主要由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展接口以及外部設(shè)備接口幾部分組成。在可編程控制器工作過程中，采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式，運(yùn)行時(shí)根據(jù)用戶編制好的程序按地址號周期性循環(huán)掃描，并不斷對輸入信號進(jìn)行采樣和對輸出狀態(tài)進(jìn)行刷新，每個(gè)掃描周期經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)步驟。輸入采樣階段讀入輸入數(shù)據(jù)或輸入端子的通斷狀態(tài)信息，程序執(zhí)行階段對程序進(jìn)行順序掃描并經(jīng)相應(yīng)運(yùn)算處理獲取結(jié)果，再將輸出信息輸出到輸出鎖存器通過繼電器、晶體管、晶閘管等實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。

2.2 可編程控制技術(shù)程序編制

可編程控制技術(shù)需要根據(jù)控制要求編制軟件程序，編程主要利用各類編程元件提供的動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)進(jìn)行，包括如輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、特殊功能繼電器等。可編程控制器內(nèi)部的這些編程元件同傳統(tǒng)繼電器相當(dāng)，也有類似線圈和觸點(diǎn)等功能，但只是以存儲單元的邏輯狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，而非硬件繼電器。可編程控制器生產(chǎn)廠家會為可編程控制器提供程序編制語言，以此來描述控制要求以滿足用戶控制需要，通常采用梯形圖語言和指令語句表語言來實(shí)現(xiàn)。梯形圖語言利用類似于繼電器動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、串并聯(lián)等關(guān)系的圖形語言進(jìn)程編程，這種編程語言直觀易懂便于操作。指令語句表編程則用指令助記符來編制控制程序，類似于計(jì)算機(jī)匯編語言，比梯形圖編程稍顯復(fù)雜。

3 可編程控制技術(shù)在港口自動(dòng)化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 可編程控制技術(shù)在港口門機(jī)中的應(yīng)用

在港口運(yùn)營中，門式起重機(jī)是重要的裝卸機(jī)具，門式起重機(jī)包括主勾、副鉤、行走大車、小車幾個(gè)動(dòng)作部件，完成行走、變幅、旋轉(zhuǎn)、起升等動(dòng)作進(jìn)行裝卸工作，其結(jié)構(gòu)較為簡單，僅用單一的中型可編程控制器即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。各動(dòng)作部件通常利用三相交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，此外還包括變壓器、開關(guān)、接觸器等設(shè)備，由于門機(jī)工作隨機(jī)性較大，同時(shí)工作環(huán)境惡劣，因此需要在自動(dòng)化電氣系統(tǒng)中加入眾多保護(hù)功能、故障診斷功能、報(bào)警功能等，同時(shí)還需要完成各種啟動(dòng)動(dòng)作的控制。如主鉤的動(dòng)作包括上升運(yùn)轉(zhuǎn)和下降運(yùn)轉(zhuǎn)，其中下降運(yùn)轉(zhuǎn)包括電動(dòng)、反接制動(dòng)、再生制動(dòng)等狀態(tài)，可以利用可編程控制器與操作手柄主令控制器、電機(jī)綜合保護(hù)器、輸出中間繼電器、報(bào)警裝置等相接，利用可編程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)門機(jī)的集中控制。為防止出操作人員錯(cuò)誤操作造成危險(xiǎn)，可以運(yùn)用可編程控制器內(nèi)部保護(hù)繼電器為所有的限為保護(hù)設(shè)置閉鎖運(yùn)行機(jī)制，當(dāng)達(dá)到限位點(diǎn)后操作自動(dòng)中斷，既便重新送電在不復(fù)位時(shí)也無法繼續(xù)原向運(yùn)行，同時(shí)還可以設(shè)置自動(dòng)復(fù)位、過流、過載、缺相等保護(hù)策略。

3.2 可編程控制技術(shù)在港口膠帶動(dòng)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

在港口膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)中，可以利用可編程控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的集中監(jiān)視控制，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合保護(hù)。如利用可編程控制器將集控系統(tǒng)、調(diào)度電話系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等結(jié)合起來，構(gòu)建起一個(gè)完整的集控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)港口膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的遙測、遙信和遙控，有效的提高整個(gè)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性、可靠性和工作效率，能極大的減少現(xiàn)場操作人員數(shù)量，降低設(shè)備故障處理時(shí)間。在港口膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化控制體系中，可分為現(xiàn)場控制和集中控制兩部分，利用可編程控制器構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)，現(xiàn)場控制包括控制站、現(xiàn)場控制設(shè)備、現(xiàn)場檢測設(shè)備，集中控制包括監(jiān)控中心、操作員、工程師、服務(wù)器等，現(xiàn)場控制與集中控制利用有線或無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，利用各類傳感器、控制器實(shí)現(xiàn)場場操作與數(shù)據(jù)采集任務(wù)。利用可編程控制器構(gòu)建港口膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化控制體系，集控中心可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)的監(jiān)控管理，及時(shí)采集、處理膠帶運(yùn)輸過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，能有效確保人員和設(shè)備安全，而操作人員僅需在集控中心即可完成膠帶運(yùn)輸機(jī)的監(jiān)視與控制工作。

3.3 可編程控制技術(shù)在港口消防除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

在港口生產(chǎn)過程中，往往會產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，不僅造成巨大的環(huán)境污染，還會影響港口生產(chǎn)的正常進(jìn)行。此外，港口存在大量電氣系統(tǒng)和大量貨物，既便設(shè)置大量人員也不可能全方位監(jiān)視現(xiàn)場消防狀態(tài)，極容易滋生消防隱患。在傳統(tǒng)的港口除塵中，通常采用人工噴槍灑水除塵的方法，能有效防止揚(yáng)塵污染，但需要投入大量人力。利用可編程控制技術(shù)構(gòu)建港口除塵自動(dòng)化系統(tǒng)，將現(xiàn)場電控箱與集控中心除塵監(jiān)控主機(jī)相連，通過現(xiàn)場監(jiān)視器、傳感器采集港口生產(chǎn)現(xiàn)場揚(yáng)塵狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以采集現(xiàn)場消防數(shù)據(jù)，并利用傳感器監(jiān)控泵房設(shè)備工作狀態(tài)，包括水泵工作狀態(tài)、水壓、流量、水位等數(shù)據(jù)。通過消防數(shù)據(jù)、揚(yáng)塵數(shù)據(jù)、泵房數(shù)據(jù)等的采集，及時(shí)獲取揚(yáng)塵、消防、泵房等方面的信息，并利用噴酒系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵消除、異常報(bào)警、自動(dòng)滅火等動(dòng)作，能有效提高消防除塵工作效率，確保港口環(huán)境和生產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

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