港口設備電氣自動化技術的應用與探索

鄭聲偉

摘 要：沿海港口的經濟發展狀況與我國整體經濟水平有著密切的關系，在現階段進出口貿易逐漸增加的情況下，對港口當中設施設備的運行質量提出了更為嚴苛的要求。電氣自動化技術的發展，為港口的設備性能提供了源源不斷的活力，是港口設施設備在技術層面發展的關鍵因素。在本文當中筆者將充分運用自身的技術水平，結合工作實際情況，對港口設備電氣自動化技術的應用進行詳細的論述分析。

關鍵詞：港口設備 電氣自動化 應用

在港口設施設備的控制終端應用電氣自動化技術，對設施設備運行效率的提升有著重要的作用，并且能夠在根源上提升港口設施設備的性能，是我國未來港口建設與發展的重要技術舉措。通過電氣自動化技術的合理運用，能夠使港口的吞吐量明顯增加，使港口貿易工作更加具有效率，最終實現港口貿易的智能化與自動化發展。目前，應用最為廣泛的港口電氣自動化控制設備為PLC邏輯控制器。該類型控制器的運行效率較為穩定，操作相對便捷，是港口設備電氣自動化技術發展的核心部件。在下文中筆者將以此為基礎進行展開論述。

1.港口電氣自動化技術的發展狀況

從目前的發展現狀上來看，我國的港口電氣自動化技術雖然在改革開放之后得到了很大程度上的發展，但是與國外的一些發達國家相比還是存在著一定的差距，其中最為明顯的差距就是自動化控制能力。國外發達國家在港口電氣自動化建設工作中，其核心技術主要有以下幾種，分別是：數字型調速驅動系統、交流變頻系統、自動化流程控制系統、自動化調度管理系統以及無線數據通信系統等。這些系統當中的核心技術原理為變頻調速技術，該技術是以20世紀70年代中期所研發出的全變頻技術為基礎，通過不斷的革新而形成的一種性能卓越的控制技術。在該項技術的推動作用下，可編程邏輯控制器——PLC也得到了快速的發揮發展，在很大程度上提升了電氣自動化技術當中變頻控制的效率。PLC邏輯控制器以數字化信號為基礎，通過模擬的方式使數據在保證完好的前提下，以最快的速度輸入和輸出。從目前的發展狀況上來看，PLC邏輯控制器的研發依然有著非常大的提升空間，通過該控制器的使用，能夠從根源上減少港口現場工作人員工作任務量，提升工作效率，使港口當中的貿易量得到實質性的提升。

2.PLC邏輯控制器的具體工作原理

從工作流程上來看，PLC的工作流程主要包括以下幾個部分，分別是輸入采集、程序執行以及輸出優化。輸入采集的環節以數據的完整輸入為基礎，通過PLC設備當中所嵌入的數據掃描模塊和讀取模塊來完成，在采集工作完成之后，將所采集到的數據儲存在控制器當中I/O映像區當中。在工作過程中，如果輸入狀態為初始狀態，脈沖信號的寬度就需要適當增大，應當大于控制器的掃描周期，脈沖信號寬度不足會造成數據信息的讀取失敗。在程序執行的環節當中，PLC的掃描順序可以視為一個梯形，也就是從上到下的一種掃描順序，以這種掃描順序為基礎，PLC當中邏輯運算的效率會得到很大程度上的提升。運算結果是PLC進行決策判斷的最重要依據，因此數據的掃描在PLC的整體工作流程當中占據著重要的地位。最后的輸出刷新流程是按照一定的順序在輸入采集和程序執行的過程中進行，進而在計算機當中對存儲數據進行更新處理。

3.基于PLC的電氣自動化技術在港口設備當中的具體應用

3.1在客滾升降橋當中的應用

港口當中的裝卸設備是港口當中PLC電氣自動化技術應用最為廣泛的設施設備，由于裝卸設備的體積龐大，通過傳統的機械手段非常難控制，通過電氣自動化技術能夠對這些設備進行精準的控制，同時還能夠解決港口設施設備控制當中一些頑固性問題。在這里我們以港口當中最常見的一種裝卸設備——客滾升降橋為例，對其中PLC電氣自動化技術的應用進行詳細分析。

從電氣自動化控制下客滾升降橋的運行原理來看，總電源需要經過碼頭當中的電網，之后流經電纜卷筒中心的花環，之后在傳遞到機房配電柜當中的自動空氣斷路器當中，最后通過隔離開關將電能傳遞到各個運行機構當中。整個控制電路由PLC可編程控制設備和變頻設備所共同構成。從控制原理上來看，PLC可編程控制器可以向設備傳達動作指令，例如上升、下降等。PLC可編程控制器向輸出模塊當中的中間繼電器進行信號輸入，進而利用中間繼電器對客滾升降橋的上升、下降等動作進行直接的控制。同時，PLC可編程控制器還可以對客滾升降橋進行全方位的保護，例如向客滾升降橋當中傳達超限、過流、過壓以及聯饋等保護性信號，保證裝船機在安全的狀態下運行。

3.2在膠帶運輸機當中的應用

在以往的電氣自動化控制系統當中，膠帶運輸機當中的控制系統為分布式的控制結構。從整個控制系統的構成來看，該控制系統由控制站點、現場控制設施和現場檢測設施所共同組成。這種方式雖然也能夠對膠帶機的工作狀態進行全面而細致的控制，但是由于各個控制模塊之間相對較為分散，一旦其中的某個控制模塊出現問題，很有可能會導致整個控制系統的癱瘓。另外由于分散式控制結構當中所涉及的元件較多，在維修工作當中存在著一定的難度。以PLC為基礎的膠帶運輸機控制系統，充分實現了系統的集成化管理，整個控制系統全部在監控中心當中運行，監控中心內部包含監控服務器、監控屏幕以及監控人員，當設備出現異常工作狀態時，工作人員能夠對膠帶運輸機的異常工作狀態進行快速響應，進而對其進行優化調整。這種PLC控制系統以TCP/IP協議為基礎，通過以太網來完成控制指令的傳達。以太網是目前傳輸速率最快的方式，但是受到距離的影響較大，如果控制中心與設備之間的距離過遠的話，會給控制信號的傳輸帶來一定的阻礙，因此現場技術人員在實際工作中要對集中控制裝置和數據交互與通信之間的距離進行控制。如果受到現場條件的限制，控制中心的傳輸距離大于1100m時，需要在控制系統當中加入中繼器，這樣才能夠充分提升數據交互工作的時效性，對設施設備進行精準的控制。

3.3在集裝箱橋式起重機當中的應用

港口當中的集裝箱橋式起重機的設備分布相對來說較為廣泛，系統當中的數據交互性較強，因此在PLC控制系統的搭建過程中也要對其進行網絡化的處理。使PLC控制器與橋式起重機的系統驅動器之間形成一種信息共享機制，從而提升設備關聯控制的效率。

PLC控制器在橋式起重機當中的應用價值主要是故障排除的及時性。當橋式起重機發生故障時，PLC的數據以及驅動器內部會出現相應的故障顯示，這樣現場的技術人員就能夠依照系統所顯示的異常數據，對設備當中出現的故障進行及時排除。此外，PLC技術能夠對橋式起重機當中的故障信息進行存儲，并對這些數據進行充分的整合，進而降低設備故障發生的概率。

4.總結

通過上述分析我們可以看出，港口設備與電氣自動化技術的結合是一個系統化的過程，整個控制系統以PLC控制器為核心，最終實現港口設備的自動化運行。因此在實際的工作當中，相關部門及技術人員要充分考量港口當中設施設備的不同特性，從細節方面進行技術優化，進而提升港口的整體運行效率。

參考文獻：

[1]代樂榮.論PLC在電氣自動化設備中的作用[J].自動化技術與應用，2012，31（12）：100-102.

[2]李新倬.煤礦機械設備電氣自動化技術的應用[J].起重運輸機械，2016（2）：106-108.

[3]王軍.港口設備電氣自動化技術的應用與探索[J].科學技術創新，2015（28）.

[4]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，2017（10）：140-141.