大水位差碼頭船用岸電的PLC控制系統研究

陳澤鵬

福建肖厝港物流有限責任公司， 福建泉州 ? 362801

摘要：在我國很多大水位碼頭應用岸電技術時，碼頭接電口、電纜長度等很難適應水溫差變化，為此，相關部門需要借助于PLC控制系統，將上述問題解決。本文根據以往工作經驗，對大水位差碼頭岸電控制方案進行總結，并從PLC控制系統硬件電路設計、PLC控制系統軟件程序設計兩方面，論述了大水位差碼頭船用岸電的PLC控制系統內容。

關鍵詞：大水位差碼頭;船用岸電;PLC控制系統

在我國，內河港口之中應用船用岸電技術，能夠盡可能避免內陸城市空氣污染程度，降低船舶靠泊時的噪音，并降低靠港船舶的運營成本，讓船用岸電技術在內河港口空白狀態下得到應用。例如，在三峽庫區典型大水位差直立式碼頭運行過程中，主要是對控制岸電的接電口位置控制系統進行研究，通過水位傳感器了解水位信息，之后通過主控制器PLC控制電纜卷筒收放，將岸電接電口位置更改。

1.大水位差碼頭岸電控制方案

1.1岸電控制方案總體設計

從大水位差碼頭運轉過程中能夠看出，實際水位變化幅度較大，控制系統首要問題就是對碼頭水位信息進行有效采集，之后根據水位信息，對岸電系統滑移小車進行全面控制，堅決避免電纜接頭進入水中，引發一系列安全事故。針對于該類問題，相關設計工作者們建立了大水位差碼頭船用岸電控制系統，具體結構如圖1所示。

在岸電系統設計過程中，主要應用的是PLC作為主控系統，操作人員可以通過控制面板，實現對系統的控制操作。除此之外，在水位傳感器應用過程中，能夠做到對實時水位信息的有效采集，借助于信號調理電路的方式，將水位信息傳輸給PLC。此時，PLC可以自動生成實施水位信息，利用顯示器將其顯示出來，幫助操作人員對水位狀態信息進行了解。對于旋轉編碼器，主要安裝在電纜卷筒上，能夠將滑移小車中的位移數據轉化為脈沖，之后將其傳輸給PLC，此時，PLC對于脈沖能夠實時高速計數操作，通過相應計算自動生成滑移小車位置數據，并在控制面板上進行顯示。工作人員還要將滑移小車位置信息與水位信息放在一起進行對比，確保其始終處于安裝狀態之下。

1.2水位監測系統

從實際分析過程中能夠看出，本岸電系統主要應用的是電容式傳感器來充當水位檢測器。另外，電容式水位傳感器主要是借助于導電性原理，將實際水位升降過程轉變成電容量變化，對水位進行測量。當水位高度H為0時，人們可以明確分布電容的具體數值。反觀信號調理電路，實際電容式水位傳感器能夠將水位變化轉變成電信號，但電信號形式和幅值無法對其進行深入性分析。例如，當岸電系統控制器應用的是西門子PLC時，模擬量輸入模塊中的輸入信號，應該以標準量程下的直流電壓或者是電流信號為主。所以說，在配合應用集成電路時，能夠實現對電容式水位傳感器信號調理操作。如果岸電系統水位傳感器量程距離集中在0到50m范圍內，集成電路可以處理本系統電容型水位傳感器微小電容量變化，并轉變成與PLC控制系統向適應的標準量程電流，具體范圍是4到20mA。

2.大水位差碼頭船用岸電的PLC控制系統內容

2.1PLC控制系統硬件電路設計

從實際系統控制需求之中能夠看出，PLC控制器內部的輸入斷口數量為11個，輸出端口數量為15個。為了維護該系統的有效運行，工作人員需要在其中加入2臺顯示器，對水位和小車位移進行顯示，并增加1個數據輸出口，實際顯示器與PLC的接線圖如圖2所示。

在實際操作時，工作人員還要借助于控制面板上的控制按鈕，將具體指令輸送出去，并對信號指示燈和顯示器進行觀察，了解系統的實際運行狀態。對于控制面板的應用，應盡可能保證布置簡潔、靈活，確保系統的控制需求得到充分滿足。

2.2PLC控制系統軟件程序設計

從岸電控制系統硬件電路設計過程中能夠看出，實際系統控制流程主要涉及到4方面內容：第一，系統上電和初始化。當工作人員按下SB按鈕之后，系統便會實現上電操作，之后指示燈也會處于亮起狀態。所謂初始化，主要指系統每次啟動后，均會將系統設置的默認狀態轉移到PLC之中，這其中包括對工作內存的初始化以及滑移小車復位等等。當關閉系統時，工作人員還要將滑移小車停靠在原點，為后續啟動的初始化操作創造有利條件。第二，系統故障檢測。在該類故障檢測工作執行時，人們需要重點考慮的內容有傳感器故障和系統欠壓。當系統出現欠壓問題時，斷路器會自動將主電路切斷，此時，輔助駐點也會輸出高平信號，讓PLC輸出口處于高電平狀態，此時，繼電器相應線圈得電，信號燈亮起。另外，連續檢測傳感器輸出模量大約為10次，此時，工作人員可以通過對其誤差計算，看其是否存在故障問題。第三，讀取水位和小車位移并將其顯示出來。在實際水位傳感器應用過程中，主要作用就是對水位信息進行采集，由PLC內置AD模塊將模擬量信號轉變成數字量信號。第四，滑移小車下降與上升。開始時，工作人員對其高度進行手動調節，由PLC程序確認小車與水面之間的距離，大約在1m左右，之后再進行后續操作。

3.結論

綜上所述，實際岸電系統環境效益主要是將碼頭空氣質量作為研究對象，當出現船舶靠港情況時，會涉及到輔機發電裝置，此時，容易產生對碼頭環境產生危害的物質。為了方便分析，人們可以將PLC控制等關鍵技術應用其中，建立完善的大水位差碼頭岸電控制系統，讓更多問題得到妥善解決。

參考文獻

[1]李新生.大水位差浮碼頭多層平臺的豎向研究分析[J].中國水運，2020（06）：63-64.

[2]王磊.大水位差直立碼頭樁基結構設計與優化[J].內江科技，2019，40（12）：71-72+86.

[3]劉小強，羅健.大水位差山區河流斜坡客運碼頭的梳式布置[J].水運工程，2019（02）：61-66+127.