基于PLC控制系統在港口機械的應用分析

王澤升

摘 要：近年來，我國科學技術取得了較快的進步，港口吞吐量呈不斷上升的態勢。這對港口機械性能和運行效率提出了更高的要求。當前港口中部分機械設備電氣控制系統仍以繼電器或是接觸器關聯控制模式為主，這種電氣控制系統結構十分復雜，而且運行效率較低，在使用過程中不僅對能源消耗量較大，而且還容易發生故障，從而無法滿足港口裝卸作業的基本要求。因此需要加快推進港口機械電氣控制系統的改造，利用PLC控制系統代替傳統的繼電器或是接觸器關聯控制模式，有效的提高機械電氣控制系統的穩定性和可靠性。文中從港口起重機的基本概述入手，分析了PLC控制系統在港口機械中的應用，并進一步對PLC控制系統的港口起重機改造實例進行了具體闡述。

關鍵詞：港口；機械；起重機；PLC控制系統；變頻控制；應用

前言

近年來港口貨物運輸量不斷增加，雖然港口機械能夠完成基本的作業目標，但由于港口部分機械電氣控制系統較為落后，特別是港口中最為常用的門座式起重機，其生產效率水平不高。因此需要引進PLC控制系統，通過改造傳統的控制系統，提高港口機械的生產效率，更好的滿足港口快速發展的要求。

1 港口起重機的基本概述

起重機作為港口機械中非常重要的裝卸設備，在港口作業中發揮重要的作用。起重機主要以橋式類、臂架類和小型起重設備為主。橋式起重機在其行走運行結構范圍內能夠進行有效作業。臂架類起重機能夠在設備覆蓋區域或是上空進行作業。小型起重設備則可以進行直線起重作業。起重機在港口作業中的應用，有效地提高了港口生產自動化水平。但由于近年來我國港口發展速度較快，為了更好的滿足港口貨物吞吐量的需求，對港口機械智能化、自動化和專業化程度提出了更高的要求，這也使港口起重機傳統的電氣控制系統需要加快改造為PLC控制系統，PLC控制系統實際上是一種無觸點繼電器，變傳統的接觸器、繼電器控制為智能型計算機控制，實現了智能化、自動化，有效地提高了起重機的生產效率，減輕了工人操作的勞動強度，更好地促進了港口的發展。

2 PLC控制系統在港口機械中的應用分析

2.1 PLC控制系統的概述與優勢分析

在PLC控制系統中，主要是利用可編程的存儲器，從而完成內部程序的運算、控制和操作等指令的發送，利用輸入或是輸出數字控制機械操作來完成生產過程。PLC系統相當于微型的計算機，主要構成部件為CPU、電源、功能與通信模塊、存儲器及接口電路等。在PLC實際運行過程中，需要先進行輸入采樣，如：各種限位開關、極限開關、速度、壓力等信號。然后再執行相應的程序，最后才能完成輸出刷新夾斷過程。將PLC控制系統在港口機械中進行應用，能夠有效的降低傳統起重機運行過程中高能耗問題，有效的降低電能的消耗量。同時還能夠提高起重機的工作效率。這主要是由于應用PLC控制系統時，能夠針對起重機實際運行環境來隨時調整電機負載，大幅度提升起重機工作的效率和精準度；也可根據不同工況自動控制港口裝卸機械的機構動作，這對港口經濟效益和環保效益的提升具有極為重要的意義。

2.2 港口機械中PLC控制系統的應用與前景分析

將PLC控制系統引入到港口起重機控制系統中來，可以以起重機輸入點和輸出點作為根據來執行相關的操作指令，從而實現起重機控制、調速、正轉和反轉等功能。而且配備有PLC控制系統的起重機，在收到指令信息后能夠及時將控制信號發送至變頻器中，有效的提高起重機的工作效率。隨著PLC控制系統近年來變頻調速技術的不斷改進和完善，港口起重機無論是運行速度還是升降速度都有較大程度的提升，能夠更好的滿足港口實際工作的需求，特別是實現了對運載車限位、起重機升降限位及電機的有效控制。

目前市場需求的不斷增加，這也使PLC控制系統種類更具多樣化，因此港口機械在進行PLC系統改造過程中需要選擇適宜的PLC控制系統種類，針對系統的工作原理、設備特性及控制器功能等多方面因素進行綜合分析，以便于能夠更好的滿足起重機的實際運行要求。另外，還需要構建抗干擾系統，有效的對PLC控制系統運行時的干擾因素進行控制。

3 PLC控制系統的港口起重機改造實例

以原前港公司26號門座式起重機（現已移至西港公司）改造為例。該起重機主要以接觸器或是繼電器關聯作為控制模式，采用轉子串聯切電阻為主的電機調速方式，但在當前港口生產量較大的情況下，起重機長時間的處于超負荷作業狀態，故障頻發，因此需要引入PLC控制系統對其進行改造。

3.1 起重機改造方案設計

該門座式起重機采用的是繞線式電機，需要采用變頻電機將其替代，同時利用PLC程序取代原有的電氣控制系統。在改造后PLC系統具有較好的自診斷功能，這也使其在應用過程中更方便對故障進行檢查和維修。在實際改造方案中，主要選擇交流變頻調速及PLC程序進行控制，以此來提高起重機的作業效率。

3.2 電氣系統部分的設計

該港口的門座式起重機電氣系統包括照明、傳動、控制、監控和供電等幾個部分，在改造設計過程中引入PLC控制系統，不僅能夠保證起重機運行的穩定性，而且電磁制動裝置運行過程中不易受到其他因素的影響。在設計方案中，需要重視PLC控制系統機型選擇問題，不僅要具備基本模塊和基本性能，還要充分考慮購置成本和維護成本，針對港口實際的作業環境來選擇適宜的變頻調速方式。

3.3 基于PLC控制系統的起重機控制系統改造

基于PLC控制系統進行起重機控制系統改造過程中主要集中在起重機的起升結構、變幅結構、PLC程序控制以及其他輔助系統的設計。其中在起升結構改造過程中，首先需對傳統門座式起重機起升結構中存在的弊端如能源浪費、成本較高以及故障頻發的問題進行分析，在此基礎上需引用能夠實現矢量控制的變頻器，并在PLC程序設計過程中，將起升制動器受起升機構啟動帶來的影響進行改善，確保作業時不會出現溜鉤故障。而在變幅結構改造過程中，所考慮的主要為變幅機構控制、相關參數設置以及結構的保護措施等。同時，在PLC程序控制方面，在保證控制器選型與PLC配置合理的前提下，繪制PLC運行流程圖，并設置抓斗控制，使抓斗工況中起重機的運行能夠以設置的參數為標準實現自動開斗控制與閉斗控制。對于輔助系統的改造，主要可以從司機操作臺、安全保護裝置、信號顯示部分、照明、通訊及控制柜等幾方面入手，確保改造后起重機輔助系統性能的優越。

3.4 基于PLC控制系統的起重機改造調試

當對起重機進行改造完成后，需要檢測起重機的外觀、電氣絕緣和電源柜，并進一步分析電氣系統運行的參數及運行趨勢，以此來證明起重機作業效率的提升。另外，改造后的起重機，電氣控制系統運行更為穩定，這也有效的降低起重機故障發生率，使PLC控制系統的重要作用更好的發揮出來。

4 結束語

在當前港口作業中，機械中應用PLC控制系統已十分常見，而且在實際應用過程中取得了較好的成效，因此需要重視港口機械電氣控制系統的改造，以此來提高港口機械作業效率，降低其故障發生率，使其能夠更好的滿足港口未來發展的需要。

參考文獻

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