基于PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械的應(yīng)用

黎軍

摘 要：當(dāng)下的港口運(yùn)行作業(yè)方式仍然以機(jī)械設(shè)備電氣控制系統(tǒng)居多，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所創(chuàng)造的運(yùn)行效率極低，同時(shí)對(duì)于能源的需求量大，在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)故障。在當(dāng)今港口裝卸工作量持續(xù)加大的背景下，這種傳統(tǒng)的方式已然不再適用。基于此，文章提出采用更為新穎的PLC控制系統(tǒng)，主要對(duì)結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的港口起重生產(chǎn)設(shè)備以及傳送生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的探討，該系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性，可顯著提升機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的效率。

關(guān)鍵詞：港口裝卸；PLC控制系統(tǒng)；港口機(jī)械設(shè)備

盡管傳統(tǒng)的港口機(jī)械可以滿足日常作業(yè)需求，但這種方式已然落后于時(shí)代的發(fā)展，其中的門座式起重機(jī)運(yùn)行效率普遍偏低。引入PLC控制系統(tǒng)后，可以對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)加以優(yōu)化，大幅提升港口機(jī)械的生產(chǎn)效率，從而促進(jìn)港口的快速發(fā)展，推動(dòng)地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)進(jìn)步。總的來說，PLC控制系統(tǒng)具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義，它已經(jīng)逐步成為港口生產(chǎn)作業(yè)中核心的要素。

1 港口起重機(jī)的基本概述

起重機(jī)是港口機(jī)械設(shè)備群中必不可缺的一項(xiàng)設(shè)備，它對(duì)于港口作業(yè)具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。從類別上考慮，其包含橋式類以及臂架類等多種類型。以臂架類為例，它可在設(shè)備所覆蓋的區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，并能完成上空一定高度的作業(yè)。受惠于起重機(jī)的作用，港口生產(chǎn)逐步進(jìn)入自動(dòng)化階段，所創(chuàng)造的生產(chǎn)效率也在持續(xù)提高。起重機(jī)對(duì)于港口作業(yè)的意義顯然值得肯定，但在當(dāng)今港口規(guī)模快速發(fā)展的背景下，港口吞吐量已經(jīng)顯著上升，此時(shí)對(duì)設(shè)備的智能化水平提出了更高的要求。受環(huán)境的影響，傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)不再適用，取而代之的則是PLC控制系統(tǒng)。簡單來說，PLC控制系統(tǒng)其本質(zhì)可以視為一種典型的無觸點(diǎn)繼電器，它可以優(yōu)化傳統(tǒng)的控制方式，從而以智能型計(jì)算機(jī)控制方式作為運(yùn)行的基礎(chǔ)，具備高度的智能化與自動(dòng)化水平，可以大幅提升起重機(jī)的運(yùn)行效率[1]。

2 結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的港口起重生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)應(yīng)用

起重設(shè)備在港口生產(chǎn)過程中必不可缺，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的搬運(yùn)。其中最為常見的便是門座式起重機(jī)，基于繼電器與接觸器這兩大組件，通過二者相關(guān)聯(lián)的方式可以形成綜合型控制系統(tǒng)，加之串聯(lián)電阻式電機(jī)的方式又可提供豐富的調(diào)速模式。但需要意識(shí)到，伴隨著港口作業(yè)量的持續(xù)加大，此類設(shè)備將會(huì)處于超負(fù)荷狀態(tài)，在長期的積累下設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)各類故障。而將PLC控制系統(tǒng)運(yùn)用其中后，可以對(duì)其進(jìn)行良好的優(yōu)化，顯著降低故障發(fā)生頻率。

2.1 港口起重生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用

縱觀各港口的門座式起重機(jī)可以發(fā)現(xiàn)，其配備的大多是繞線式電機(jī)，基于PLC控制系統(tǒng)的作用，可以將其改為變頻電機(jī)；此外，傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)不再適用，取而代之的則為PLC控制程序。如此一來，當(dāng)起重設(shè)備出現(xiàn)故障后將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行檢測，從而對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行排查與修護(hù)。換言之，受惠于變頻調(diào)速系統(tǒng)以及PLC自帶的控制程序，其相互作用將會(huì)大幅推動(dòng)起重機(jī)的運(yùn)行效率。

2.2 起重設(shè)備的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分

在門座式起重機(jī)的基礎(chǔ)上，還另行增添了照明、傳動(dòng)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，并將其置于電氣系統(tǒng)內(nèi)，在PLC控制系統(tǒng)的作用下完成對(duì)上述設(shè)備的調(diào)控，共同為起重設(shè)備的運(yùn)行提供更穩(wěn)定的條件。同時(shí)，存在于機(jī)械設(shè)備之中的各類電磁裝置依然可以穩(wěn)定運(yùn)行，并不會(huì)受到負(fù)面影響。為了全面提升設(shè)備的均衡性，在方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)進(jìn)行全面的分析，選定出最為合適的PLC控制系統(tǒng)機(jī)型。通常來說，既要考慮到基本模塊的運(yùn)行效率，又要盡可能減少成本支出。此外，應(yīng)擬定出科學(xué)的變頻調(diào)速模式， PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中可以達(dá)到穩(wěn)定高效運(yùn)行的效果，變頻調(diào)速模式的優(yōu)良與否將直接影響港口貨物起重運(yùn)輸效率。

2.3 起重設(shè)備的電氣系統(tǒng)部分改造

改造工作重點(diǎn)圍繞起升結(jié)構(gòu)以及變幅結(jié)構(gòu)兩大塊內(nèi)容展開，特殊情況下還需要對(duì)PLC程序進(jìn)行深度優(yōu)化。以門座式起重機(jī)為例，受起升結(jié)構(gòu)的制約，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)處于高耗能狀態(tài)，這顯然不利于生產(chǎn)成本的控制，加之生產(chǎn)工作頻率較高，極容易頻發(fā)各類故障。這意味著在改造時(shí)需要引入矢量控制變頻器，將其安裝于起重設(shè)備內(nèi)，并針對(duì)性地制定出PLC程序，提升升降機(jī)結(jié)構(gòu)的性能，避免運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)溜鉤等現(xiàn)象。在對(duì)變幅結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)對(duì)設(shè)備的各個(gè)參數(shù)展開深度的分析，從而選定最為合適的控制器類型，并對(duì)選型結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上繪制PLC流程圖。對(duì)此，本文以抓斗為例進(jìn)行分析，其改造工程應(yīng)充分考慮工況、運(yùn)行參數(shù)等因素，引入PLC控制系統(tǒng)，從而達(dá)到開斗自動(dòng)開啟與閉合的效果。當(dāng)完成改造工作后，不僅會(huì)改善抓斗工作效率，還會(huì)大幅提升設(shè)備操作臺(tái)以及安全保護(hù)裝置的性能，整體性能得到良好的改善[2]。

3 結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的港口傳送生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)應(yīng)用

3.1 傳送生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)實(shí)意義

港口在發(fā)展過程中，逐步從人工作轉(zhuǎn)向設(shè)備作業(yè)模式，基于PLC技術(shù)的深度發(fā)展，形成了高精度的控制系統(tǒng)，它在港口作業(yè)中的普及程度正逐步提升，常見于各類生產(chǎn)設(shè)備之中。基于PLC控制系統(tǒng)，大幅提升了傳送效率，與港口傳送智能化、自動(dòng)化的發(fā)展需求相適應(yīng)。對(duì)于機(jī)械傳送系統(tǒng)而言，其PLC控制系統(tǒng)涵蓋了各類單元以及相關(guān)的工業(yè)軟件，并配備了I/0模塊、模擬I/0模塊等各大常見的標(biāo)準(zhǔn)外接模塊。

3.2 傳送生產(chǎn)設(shè)備的具體應(yīng)用

港口貨物量普遍較大，基于傳送系統(tǒng)可以完成對(duì)集裝箱等貨品的運(yùn)輸，在傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行模式下，它采用的大多是傳送帶負(fù)載的模式。對(duì)于多數(shù)港口傳送帶而言，其均配備了4條皮帶，各自對(duì)應(yīng)一臺(tái)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)傳送作業(yè)。

從控制啟動(dòng)的角度考慮，設(shè)備最初只會(huì)啟動(dòng)一條皮帶機(jī)，此時(shí)普遍存在短時(shí)間延遲現(xiàn)象。一段時(shí)間后，將啟動(dòng)第2臺(tái)設(shè)備，再次經(jīng)過一段時(shí)間后方可啟動(dòng)第3臺(tái)設(shè)備，并以此類推。當(dāng)皮帶出現(xiàn)故障后，將會(huì)阻礙皮帶機(jī)的運(yùn)行，此時(shí)裝卸貨物將停滯不前。基于此現(xiàn)象，可以引入PLC控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行改造，具體如下。

（1）對(duì)傳送設(shè)備的運(yùn)行模式進(jìn)行優(yōu)化，即改善了傳統(tǒng)的單動(dòng)循環(huán)模式，此時(shí)設(shè)備以全新的往返循環(huán)模式進(jìn)行運(yùn)作，在此基礎(chǔ)上還配備了連鎖控制單元。若設(shè)備以循環(huán)模式展開運(yùn)作，基于PLC的控制作用可以有效避免單動(dòng)功能的影響。（2）單動(dòng)控制系統(tǒng)無法通過自動(dòng)化的方式運(yùn)行，只有通過手動(dòng)開啟的方式其方可運(yùn)行。當(dāng)其中某條皮帶出現(xiàn)異常后，應(yīng)及時(shí)停止相鄰的皮帶，待故障全部解決后需要對(duì)皮帶進(jìn)行復(fù)位處理，此前被迫停止的皮帶方可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）以延時(shí)的方式啟動(dòng)剩余兩條皮帶，至此所有傳送設(shè)備均可以穩(wěn)定運(yùn)行。具體如下圖1所示：

在控制面板的基礎(chǔ)上應(yīng)圍繞PLC展開軟件層面的設(shè)計(jì)，優(yōu)化傳送過程中時(shí)常會(huì)發(fā)生的步序控制問題，確保貨物能夠以漸進(jìn)的方式進(jìn)行傳送。具體來說，需要賦予設(shè)備實(shí)現(xiàn)單序、并序以及選擇序列三種運(yùn)行模式，基于PLC程序提升設(shè)備的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)性。完成上述內(nèi)容后需要進(jìn)行調(diào)試作業(yè)，具體內(nèi)容應(yīng)涉及硬件電路以及軟件設(shè)計(jì)兩方面。測試模式較多，此處選擇的是線測試模式，它可以準(zhǔn)確捕捉設(shè)備的異常情況，并對(duì)其進(jìn)行合理的調(diào)整，確保傳送設(shè)備能夠處于可控狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，港口生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，傳統(tǒng)控制方式的適應(yīng)性逐步減弱，PLC控制系統(tǒng)正廣泛運(yùn)用于港口事業(yè)中。基于PLC控制系統(tǒng)，可以深度解決傳統(tǒng)設(shè)備異常故障頻發(fā)、成本較高等問題，對(duì)于起重設(shè)備以及傳送設(shè)備的作用更是不言而喻。總體來說，PLC控制系統(tǒng)是港口生產(chǎn)不可缺的靈魂，它具有高度的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔揚(yáng).基于PLC的散糧中轉(zhuǎn)流程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].大連：大連理工大學(xué)，2014.

[2]陸惠杰.基于PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械的應(yīng)用探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（24）：149-150.