港口區域大型機械電氣自動化研究

姚立權 ,趙春雨 ,王偉

（1.遼寧卓異裝備制造股份有限公司，遼寧 營口 115004；2.遼寧綠港科技有限公司，遼寧 沈陽 110041）

港口電氣自動化主要是指港口電氣設備管理和港口運行自動化控制和操作的實現。港口電氣自動化系統的建立是在綜合應用繼電器、定時器、接觸器、觸點開關的基礎上打造集中控制、人工智能、自動化操作管理系統。從實際應用情況來看，港口區域大型機械電氣自動化系統的應用擁有廣闊的發展前景，符合港口現代化管理需要。

1 港口區域大型機械電氣自動化控制模型的建立

在信息網絡的快速發展下，港口區域大型機械發展面臨更多發展機遇，可在優化調度控制和監測港口區域工業生產基礎上能夠實現港區區域內大型機械電動自動化控制系統的綜合應用，在一定程度上減少了成本費用的消耗?；诟劭趨^域發展的工業控制提出一種人工完成港口區域大型機械電氣自動化控制參數的設定，提升了港口區域大型機械電氣自動化控制的抗干擾能力。在對港口區域大型機械電氣自動化控制參數計算的基礎上打造了電氣自動化控制模型非線性方程如（1）所示在自動化控制模型干擾抑制系統中打造了三層學習網絡。通過對港口區域大型機械電氣電流數據信息的計算設計出港口區域大型機械電氣自動化控制模型。

（在公式中，X、f（xX，t）、fθ（X ，t）、g（θX， t）等代表的是港口區域內大型機械電氣控制干擾項。）

2 港口電氣自動化發展現狀

（1）散貨碼頭自動化。從發展實際情況來看，我國港口電氣系統設備和設計仍需國外大型公司提供，在綜合應用PLC半自動、計算機監管等先進技術的情況下實現港口碼頭的自動化發展。而我國港口碼頭的自動化發展在軟硬件、監督管理、綜合調度等方面仍與發達國家存在較大差距。

（2）集裝箱碼頭自動化。在經濟全球化的深化發展下，國際貿易和集裝箱運輸存在密切的關聯，通過自動化的實現能提高港口裝卸效率和裝卸操作能力。我國在上個世紀七十年代中期開始大力發展集裝箱運輸，在發展的過程中研制出RTG、CC等設備，并在經濟全球化的深入影響下得到普遍推廣應用。但與發達國家相比，港口集裝箱碼頭自動化發展仍然存在很多亟待提升的問題，比如自動化碼頭系統的打造缺乏有效研究、自動化碼頭缺乏對高效設備和先進系統的可持續開發。

（3）現場部分。港口電氣自動化現場操作主要由壓力傳感器、限位開關、可編程操作系統等共同組成，在多個系統的綜合下能夠實現對各類設備使用操作的有效控制，在第一時間獲取港口集裝箱實時性的數據信息。

（4）通訊部分。從現有發展來看，港口區域大型機械電氣自動化系統現場數據信息、信號控制操作較為繁雜。為此，在實際操作中可以應用現場總線來進行相關數據信息的傳輸，對不適合港口現場操作布線空間可以應用藍牙技術進行處理，提升數據信息傳輸的準確性、有效性。

3 港口區域大型機械電氣自動化控制設計

3.1 可編程邏輯控制器在港口電氣自動化中的應用

可編程邏輯控制器在港口電氣自動化控制中的應用能更好促進港口自動化、現代化發展。可編程邏輯控制器采用一系列可編程存儲器，能實現對港口運作各類數據信息的有效存儲、邏輯運算、順序控制，并通過數字或者模擬輸入、輸出操作來控制各類機械設備的生產。結合現代港口運行發展實際情況， 可編程邏輯控制器在港口固定機械、流動機械系統控制管理中得到了廣泛的應用，降低了相關人員的工作強度。

（1）可編程邏輯控制器在港口門座起重機中的應用。門座起重機是當前港口碼頭工作常用的裝卸機械，主要由行走、旋轉、起升等部分組成，具體操作中比較繁雜，對電動機、變壓器、接觸開關的使用提出更高要求。門式起重機的各個結構能夠聯合驅動，司機操作主令控制器的可編程邏輯控制輸入端口，在外部信號干擾系統正常工作的時候，可編程邏輯控制器會輸出24V的直流信號，實現自動啟動?？删幊踢壿嬁刂破髟诟劭陂T座起重機中的使用有效降低了工作者的勞動強度，提升了港口工作效率?？删幊踢壿嬁刂破髟诟劭陂T座起重機中的系統結構如圖1所示。

圖1 可編程邏輯控制器在港口門座起重機中的系統結構

（PS是電源模塊，IM是接口模塊，CPU是中央處理單元，TP是觸摸屏）

（2）可編程邏輯控制器在港口膠帶運輸機集控系統中的應用。港口膠帶運輸機集控系統安全性、可靠性直接影響港口運行發展的經濟效益。借助可編程邏輯控制器能夠實現對港口膠帶運輸機集控系統的綜合保護和集中控制，特別是可編程邏輯控制系統和調度電話系統、工業電視系統的結合，能夠打造一個完整操作、調度的網絡，從而實現對整個港口膠帶運輸機集控系統的遙控，提高港口貨物運輸效率。

（3）可編程邏輯控制在港口除塵方面的應用。對于輸送煤炭資源的港口，在其間堆放的煤炭隨風揚塵變化會帶來一系列環境污染問題。這類環境問題的一般治理方式是應用高壓噴槍定時灑水清理，一方面能夠防止粉塵的飛揚，另一個方面在夏季的時候降低煤堆溫度、減少煤炭自燃現象。可編程邏輯控制在港口除塵中的應用能夠在確保除塵質量的基礎上實現對灑水操作的及時控制，降低港口除塵工作強度?？删幊踢壿嬁刂葡到y可以通過分布式I/O結構的應用實現對整個上位機操作畫面的控制和監督，幫助相關人員更好的了解泵房內部水泵的工作狀態、系統壓力、水池狀態等，為港口順利生產和運行提供重要支持。

3.2 港口電動RTG技術的應用

圖2 港口集裝箱設備自動化集成系統

電動RTG在港口中的應用能夠有效減少污染物的排放，優化港口工作環境，節省港口運行成本。在港口運行中RTG油改電技術的應用主要涉及到三種供電方式，包含電纜卷筒、低架剛性滑觸線、高架滑觸線三種供電方式。在科學技術的發展支持下，港口電動RTG技術將會朝著直流供電、超級電容等蓄能設備方向發展。

3.3 港口散貨裝卸自動化技術的應用

在國外，大型散貨碼頭應用的裝備具備半自動化發展功能，可在人工輔助操作下能夠自主設定參數，實現港口作業自動化發展。

（1）集裝箱裝卸自動化技術。全球第一個港口集裝箱裝卸自動化運行技術是在荷蘭應用的，經試運行后在德國、新加坡、日本等碼頭也實現了該技術的運行。2006年，我國上海、香港密切合作，在高橋二期碼頭打造出第一個集裝箱自動化堆場，在綜合應用圖像、激光測量的基礎上實現了全自動化對箱、落箱港口的操作。

（2）散貨裝備自動化掃描和控制技術。在散貨裝卸操作中，實時性的監視作業料堆高度、堆型是十分必要的，同時，按照相關標準進行精確計算之后可為港口后續操作提供重要數據支持。在港口裝卸操作中人們獲取的數據信息有的是用肉眼觀測的，有的則需應用機械設備進行測量。為了確保數據信息的測量和獲取不過多的受外界環境的干擾，可以將料堆輪廓自動檢測技術應用到港口散貨裝卸作業操作中，利用激光測距原理，在港口斗輪堆取料機中安排定位系統，完成對目標作業的檢測。第一，抓斗卸船自動化掃描控制。在TPS的內部往往具備兩個偏轉鏡，在偏轉鏡的作用下能夠將發射的激光有效反射回來，反射回來的激光會被激光接收器接收。之后通過精密性儀器的測量能夠計算出發射光、反射光之間的時間差，進而精準計算出物體和激光器之間的距離。在偏轉鏡的作用下能夠實現對目標物體的連續掃描，了解目標物的三維位置數據信息。第二，斗輪堆取自動化掃描控制。斗輪堆取自動化掃描控制技術在實際應用中和卸船機操作一樣，一般都需要借助TPS進行掃描操作。在掃描操作中，TPS會將數據信息發送到相應的取料機上，經過取料機的處理來獲取更多數據信息。之后應用立體化表面還原算法獲取整個料堆的形狀、位置信息等，在綜合利用各類數據的情況下向人們展示立體化堆料圖形。

（3）集裝箱設備自動化技術。對于外高橋集裝箱碼頭發展來講，基本打造了自動化裝卸作業和操作控制系統，可對內外集卡、作業箱分別自動定位操作和自動化裝卸。港口集裝箱設備自動化集成系統具體如圖2所示。

3.4 港口自動定位技術的應用

通過港口無線數據傳輸技術的應用打造實時性綜合自動定位監控管理系統，可提升港口系統工作效率，節省不必要的勞動力資源。港口集裝箱碼頭自動化發展的前提是確定集裝箱位置和各類裝卸運輸設備的位置，在港口管理發展中減少設備空運轉的成本費用，減少錯誤集裝箱的出現。在科技發展支持下，港口可以打造定位和糾偏系統，在綜合應用全球定位新、差分式全球定位系統、無線脈沖接發系統的基礎上進一步優化港口發展。

4 結語

綜上所述，對港口區域大型機械自動化控制進行完善能夠在一定程度上減少港口區域工業發展成本費用，在港口發展的過程中減少其對周圍環境的污染和破壞。本文借助最新技術形式提出了一種港口區域大型機械電氣自動化控制工作的抗干擾分析模型，為港口區域大型機械化發展提供了重要支持。結合當前港口區域大型機械自動化控制發展現狀，提出RTG技術、可編程控制器、裝卸自動化等技術在港口大型機械電氣自動化發展中的應用，旨在能夠更好地促進港口自動化發展。