試議港口設備電氣自動化技術的應用

費文豪

摘 要：我國入世以后，國家進出口貿易量增大，港口吞吐量也與日俱增，所以港口生產設備電氣自動化技術發展成為必然。文章基于PLC自動化控制系統這一技術背景簡要探討了當前港口設備電氣自動化技術的應用改造與深化，結合例證了解現代化港口智能化發展建設美好前景。

關鍵詞：電氣自動化技術；港口生產設備；PLC自動控制系統；貨物搬運

中圖分類號：U653 文獻標志碼：A 文章編號：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控制系統的電氣自動化應用

1.1 PLC的發展簡析

PLC（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，它是專門應用于工業生產設計中的一種創新數字運算操作電子系統，擁有邏輯編程存儲器。在如今的港口電氣自動化技術領域，PLC技術的功能應用非常廣泛，且它還具有操作簡易的現實應用優勢，易于快速編程，可應用功能類型也相當之多。從經濟成本角度分析，PLC控制系統在電氣自動化應用方面投入資金相對較少，但卻能實現實用效果最大化，擁有較高的性價比優勢。而它相比于傳統技術則更擁有自帶負荷特征，所以它的自動化控制程度較高，能夠實現對電氣設備的自動驅動，滿足電氣自動化應用條件。目前，PLC技術已經被應用于港口生產中的不同電氣設備當中，比如港口門坐式起重機、港口集裝箱橋式起重機以及港口傳送帶運輸機等等都會與PLC自動化控制系統相互結合，滿足港口設備生產效率的最大化。

1.2 港口電氣化設備的PLC自動化技術應用

如上文所述，港口電氣化設備的PLC自動化技術應用非常廣泛，本文就簡單談談PLC系統在以下3方面的具體技術應用。

1.2.1 門坐式起重機的PLC系統應用

門座起重機在運行過程中首先就要保證的它的高穩定運行特性，再結合電氣自動化技術要求，所以引入PLC系統勢在必行。在PLC系統引入后，傳統中門坐式起重機在頻繁操作過程中靈敏性偏差甚至設備直接失靈的問題就能得以解決。

以具體的作業環節為例，門坐式起重機的操作關鍵為主令控制器，在控制器基礎上完成諸如對聯鎖電路、過壓電路以及過流電路的相應控制，結合電力輸入運用PLC輸入與輸入過程，實現對外接端口的有效控制。在這一所描述的工作模式中，PLC就主要負責顯示輸出端信號，如輸出端信號顯示直流電壓為24V左右時，可表明門坐式起重機處于正常運行狀態下。實際上，這種遠程監控操作就利用到了PLC系統的外圍輸出信號模塊，它能夠與門坐式起重機的小型化繼電器裝置線圈相互聯動，實現對起重機設備的有效驅動，當小型繼電器中的接觸器線圈被觸發以后，起重機設備本身就能完成啟動及某些技術工作操作，正式開啟電氣自動化控制流程。

1.2.2 傳送帶運輸機的PLC系統應用

傳送帶運輸機是港口生產運營中的重要機械設備，現代港口希望傳送帶運輸設備融入電氣自動化技術，所以PLC控制系統就承擔起這一責任。一般來說，在融入了PLC控制系統的港口傳送帶運輸機就應該采用分布式控制結構，結合系統現場控制系統中控制站、現場控制裝置以及現場檢測裝置來實現對運輸機電氣自動化的有效集中控制內容。具體來講，系統中還涵蓋了服務器裝置、現場監控屏顯、監控中心、操作員裝置以及集中控制器等等。其中集中控制器主要協調中央控制中心及PLC控制系統完成基于TCP/IP協議下的數據通訊及交互共享相關工作任務，這樣就能實現對傳送帶運輸機的現場遠程控制，可保證在無人操作條件下完成貨物運輸傳送工作，節省大量人力資本。

為了確保數據交互共享工作的有效性與有序性，在具體的PLC控制系統與傳送帶運輸機運行過程中還會考慮到集中控制裝置與數據通訊交互距離的計算，一般來說PLC控制系統的有效距離在1200m左右。如果超出1200m，則要通過以太網配合中繼器來滿足遠程數據交互技術過程，實現無限距離數據交互共享。

1.2.3 港口集裝箱橋式起重機的PLC系統應用

港口生產體系中對裝卸橋非常依賴，所以將裝卸橋設置于橋式起重機中非常有利于港口集裝箱的快速搬運運輸。當然基于工作的重要性，港口集裝箱橋式起重機是承擔著范圍極其廣泛的工作內容的，所以它的系統數據交互量極大。為此需要結合PLC所提供的邏輯編程系統助力網絡化數據交互過程。PLC系統本身能夠為港口集裝箱橋式起重機建立完善的控制命令，結合給定信號及狀態數據內容實現PLC系統驅動器與起重機系統的有效融合，最終形成一套完善的信息共享系統，滿足港口集裝箱運輸傳送工作的高效率要求，達到設備關聯控制。

從深層次的技術角度來講，港口集裝箱橋式起重機電氣自動化技術應用中還加入了PLC數據驅動、故障自檢、數據顯示統計等等功能，結合這些功能就能實現對起重機系統驅動故障歷史信息數據的有效存儲，并結合起重機中的接觸器動作次數來計算起重機工作量、吊具的開閉鎖次數實際參數等等，實現對系統設備的正常運行維護。再者，PLC系統所提供的CCMS人機友好交流界面也能夠及時掌握系統運行狀態，再結合港口所提供的橋式起重機光纜轉換器來實現信息轉接與聯動。而在系統遠程站方面，PLC系統還會將所收集到的數據進行實時共享，確保系統網絡數據的實時傳輸與應用，這保證了所傳輸數據的透明化與準確性，以便于技術人員更為精確地控制集裝箱橋式起重機系統[1]。

2 案例分析

港口貨物搬運控制系統當前多基于PLC可變成邏輯控制器完成，它能保證貨物運送的高可靠性，非常有利于編程及設備智能化、自動化控制，大幅度減輕人力物力成本，更能實現對貨物搬運的精確定位，這全面提高了港口貨物搬運的可操控性與安全性。下文結合實際案例分析在港口貨物搬運控制系統中融入PLC控制系統的具體技術應用流程。

總體技術應用方案：

首先要為該港口的貨物搬運設計整體的搬運系統控制模型，如圖1。

如圖1，該港口貨物搬運控制系統模型就是基于PLC控制系統構建的，它的搬運機械手會從A點將貨物搬起運送到B點位置，這一過程全部交由PLC系統控制。在操作技術方面，主要采用到了傳統人工手動操作配合PLC系統自動操作混合方式，機械手在移動過程中會在指定位置觸發限位開關，實現系統控制過程。一般來說，要對港口貨物搬運控制系統進行控制過程分析與功能要求分析，保證大體明確系統的基本功能控制要求。舉例來說，如果是在自動控制環境中，就要對系統實施連續控制，操作自動/手動轉換按鈕，實現從人工到機械手的功能切換，全程用機械手來控制貨物從A到B的搬運周期。具體講，貨物的搬運工作流程應該如下：

按下自動按鈕操作機械手移動到觸發器失電位置——接觸貨物——2s計時結束后確認夾緊貨物——正轉驅動機械手從原點A升起——觸發下限位開始移動——走到B點機械手下降——2s計時候松開機械手——機械手觸發上限位開關——PLC接收并處理機械手狀態信息——機械手調整貨物位置精確放置——PLC反轉控制機械手繼續移動回原位——等待下一輪貨物搬運工作

如上就完成了一輪貨物搬運系統操作，完成所有指令后PLC將控制機械手回位。如果在手動操作環境中，上述機械手的每一個流程都要進行人工單獨操作，從精確控制方面可能不如PLC控制，但港口貨物運輸應該根據實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，港口貨物運輸多會采用PLC控制系統實施精確控制，提高港口生產工作效率。再一方面，為了保證在港口的某些特殊場合還能實現人機交替共同控制貨物精確搬運，還應該在PLC系統控制程序中設計加入一套雙控程序，雙控程序實際上是兩套獨立程度，它們相互嵌套，能夠滿足港口運輸技術人員的自由切換，使用起來更加靈活和人性化[2]。

3 結束語

綜上所述，當前在高科技技術引領與指導下，港口生產領域的設備電氣自動化技術應用也越來越豐富。人們在探索新技術的同時不斷結合原有技術實現技術創新，滿足了現代港口建設的自動化、智能化、大型化和人性化要求，提高了港口生產運營效率。

參考文獻：

[1]孫全營.港口設備電氣自動化技術的應用與探索[J].企業技術開發（學術版），2017（10）：134-135.

[2]馬帥，秦濤，馬幸福.基于PLC的港口貨物搬運控制系統設計[J].機械工程與自動化，2018（1）：171-173.

[3]王澤升.基于PLC控制系統在港口機械的應用分析[J].科技創新與應用，2017（04）：169.

[4]劉超.PLC在港口設備中應用的探討[J].科技創新與應用，2014（21）：106.

[5]詹建超.可編程控制技術在港口自動化電氣系統中的應用研究[J].科技創新與應用，2014（17）：32.