港口機械電氣自動化技術(shù)與控制研究

白錦妍

摘要：本文主要介紹了當前機械電氣自動化控制技術(shù)發(fā)展的概況、設(shè)計思路及其特征，并分析了電氣自動化控制中關(guān)鍵性的PLC控制技術(shù)的應用，最后具體分析了機械電氣自動化技術(shù)在自動化散貨裝卸以及貨物自動識別控制中的應用。

關(guān)鍵詞：港口貨物裝卸;自動化技術(shù);控制技術(shù);應用研究

0? 引言

隨著機械電氣自動化技術(shù)的發(fā)展和進步，當前機械自動化技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于多個領(lǐng)域，對于推動各個行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展有著重要意義。港口運輸對于國內(nèi)外貨物貿(mào)易有著關(guān)鍵性的意義，港口吞吐量的大小直接影響到了國內(nèi)外貨物貿(mào)易量是否能夠上升。上個世紀90年代以來，通過機械電氣自動化技術(shù)的應用和改進，當前港口貨物識別效率和貨物裝卸速度明顯提升，這使港口的運轉(zhuǎn)效率得到了有效提升，顯著地推動港口的發(fā)展和建設(shè)，極大地增加了港口的每年貨物的吞吐量，對于國內(nèi)外經(jīng)濟貿(mào)易往來具有促進作用，因此研究機械電氣自動化控制技術(shù)在港口中的應用非常必要。

1? 簡介機械電氣自動化控制技術(shù)

1.1 機械電氣自動化控制技術(shù)應用于港口的現(xiàn)狀

機械電氣自動化被運用于各個領(lǐng)域后，我國港口裝卸運輸過程中也開始采用了機械電氣自動化技術(shù)，在很大程度上提升了港口的運輸效率，然而由于我國機械電氣自動化技術(shù)起步較晚，因此機械電氣自動化的研究和應用水平比較低，與發(fā)達國家相比還具有一定的差距，這主要表現(xiàn)在當前我國港口機械電氣自動化設(shè)備的基礎(chǔ)性設(shè)施較差，沒有形成統(tǒng)一且較為完善的一套自動化控制流程，除此之外，在港口電氣自動化控制的過程中對計算機技術(shù)的應用也存在不足，因此我國需要加強電氣自動化技術(shù)的研究和應用，提高我國港口的自動化水平。

1.2 機械電氣自動化控制技術(shù)設(shè)計思路

根據(jù)設(shè)計理念，電氣自動化控制技術(shù)在應用中可以實現(xiàn)總線監(jiān)測、集中監(jiān)測和遠程監(jiān)測的功能，在實際操作過程中，通過一個處理器，連接各機械電氣化裝置，實現(xiàn)對各個機械電氣化設(shè)備的集中控制和管理，這樣的控制結(jié)構(gòu)比較靈活，能夠廣泛應用各個領(lǐng)域，但需要注意的是，各個領(lǐng)域有其特殊之處，因此將電氣自動化控制技術(shù)應用于具體的領(lǐng)域時，需要根據(jù)具體情況進行應用。

1.3 機械電氣自動化中PLC控制技術(shù)的特征

1.3.1 靈活性強

最初PLC技術(shù)被研發(fā)出來主要是基于繼電器的靈活度不夠，因此在PLC控制技術(shù)研發(fā)的過程中格外注意對PLC技術(shù)靈活性方面的把控。與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，PLC控制技術(shù)在修改的工藝流程時的操作也比較簡單和便捷，PLC技術(shù)只需要修改內(nèi)部程序即可完成對工藝流程的更改，而無需對接線進行更改。

1.3.2 信息傳輸準確且較為穩(wěn)定

在PLC控制技術(shù)被應用在機械電氣自動化的過程中，控制系統(tǒng)中的許多開關(guān)都是借助無觸點半導體電路完成的，相關(guān)的設(shè)施也進行了加強處理，因此PLC控制系統(tǒng)的抗干擾性比較強，這使得在PLC控制技術(shù)下信息傳輸比較穩(wěn)定且準確。

1.3.3 操作簡單

當前PLC系統(tǒng)通過編程語言即可進行操作，然后編程語言將通過內(nèi)在翻譯語言功能就可翻譯成其他語言，進行編程的過程比較簡單，除此之外，PLC操作系統(tǒng)外部接線結(jié)構(gòu)也相對簡潔。除了具備操作簡單的優(yōu)勢之外，由于PLC控制技術(shù)應用范圍較廣，目前已經(jīng)形成統(tǒng)一的國際標準。

1.3.4 體積小，耗能低

目前PLC控制技術(shù)是被廣泛應用的集成電氣自動化技術(shù)之一，一般而言PLC控制裝置的體積較小、重量也比較小，因此非常便于攜帶，除此之外，PLC控制裝置耗能也非常小。

2? PLC電氣自動化技術(shù)與控制

2.1 PLC技術(shù)在港口門式起重機中的應用

在港口裝卸集裝箱的過程中，起重機是一個關(guān)鍵性的機械工具，幾乎所有的集裝箱裝運都離不開起重機，正是基于此，起重機的工作量非常的大，長此以往，起重機難免會有損耗，嚴重時可能出現(xiàn)故障而無法正常運轉(zhuǎn)，傳統(tǒng)的裝載方式無法對起重機的運行情況進行具體的檢查和分析，然而通過將PLC技術(shù)運用到起重機中，則能夠?qū)崿F(xiàn)對起重機運行狀況進行監(jiān)督，掌握起重機異常情況甚至是起重機的損耗情況，使得起重機相關(guān)管理人員能夠及時更換損耗部位，以確保起重機平穩(wěn)運行。

2.2 PLC技術(shù)在港口膠帶運輸機中的應用

傳統(tǒng)的港口膠帶運輸機分布較為分散，因此在對膠帶運輸機進行監(jiān)管和控制時，除了需要建立以現(xiàn)場檢測設(shè)備、控制站以及現(xiàn)場控制設(shè)備為核心的現(xiàn)場控制系統(tǒng)外，還需要設(shè)立監(jiān)控屏幕、操作員系統(tǒng)、服務系統(tǒng)等多個部分來共同組建港口膠帶運輸機的集中控制體系，為了更好地實現(xiàn)集中管理和控制，通常需要設(shè)立集中控制器，集中控制器通過網(wǎng)絡(luò)接收控制站信息，并處理和分析，然后對信息進行反饋。在集中控制器和控制站點進行信息傳輸?shù)倪^程中，運用以太網(wǎng)進行信息傳輸非常關(guān)鍵，然而使用以太網(wǎng)傳輸信息的過程中，以太網(wǎng)對于信息傳輸?shù)木嚯x有一定的限制，因此在集中控制器與各個站點的距離過遠的情況下，還需要設(shè)立中繼器，確保信息傳輸?shù)姆€(wěn)定與準確。

2.3 PLC技術(shù)在港口集裝箱橋式起重機中的應用

裝卸橋電氣系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)交互多、設(shè)備分布范圍廣等特點，通過PLC技術(shù)的應用，能夠讓裝卸橋電氣系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定和完善，提高整個系統(tǒng)控制信息傳輸?shù)母咝院蜏蚀_性。通過PLC技術(shù)的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對整個裝卸橋電氣系統(tǒng)中的設(shè)備運轉(zhuǎn)情況進行檢測和控制，通過PLC技術(shù)的運用能夠準確記錄機械設(shè)備工作的次數(shù)和運行的時間，據(jù)此相關(guān)管理人員可以分析出設(shè)備的磨損程度，從而及時更換其中部分零件，確保設(shè)備穩(wěn)定運行，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，相關(guān)檢修技術(shù)人員也可以根據(jù)PLC技術(shù)反饋的相關(guān)數(shù)據(jù)進行排查，提高設(shè)備修理的效率，同時在修理完成后，通過使用PLC技術(shù)對修理的情況進行記錄，也有利于日后再次發(fā)生故障時，檢修技術(shù)人員能夠完整掌握設(shè)備的相關(guān)情況。在充分應用CCMS的背景下，能夠構(gòu)建一個人機友好的交流界面，系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)可以被操作人員第一時間掌握，實現(xiàn)整個系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息共享，這有利于操作人員全面掌握系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)全面的數(shù)據(jù)信息分析進行靈活的處理，選擇最為恰當?shù)牟僮鳎_保工作能夠高效開展。

3? 散貨裝卸自動化技術(shù)與控制

3.1 自動裝卸技術(shù)

自動裝卸技術(shù)最早運用得國家是荷蘭，在20世紀90年代鹿特丹港口建立了ETC碼頭，這極大地提高了碼頭集裝箱裝卸的效率，因此日本、新加坡以及我國的香港隨后也開始運用自動裝卸技術(shù)，各國運行自動化裝卸技術(shù)的情況不盡相同，其中德國和荷蘭采用的是同種方式，這兩個國家在堆場中使用自動化導向車、軌道式龍門吊進行裝卸，而使用人工操作設(shè)施和遙控吊具技術(shù)對外集卡裝卸進行控制;新加坡則在自動化堆場中使用了高架式自動化場橋技術(shù)，這一技術(shù)僅僅適用于內(nèi)集卡作業(yè)，應用范圍比較有限，但具有能夠?qū)崿F(xiàn)精準定位的優(yōu)勢;在中國香港和日本則建設(shè)的則是軌道式龍門吊等半自動化技術(shù)，這樣的設(shè)計使得在裝箱過程中只能通過大車自動化運轉(zhuǎn)，不僅如此，在內(nèi)、外集卡裝卸過程中均需要需要進行人工操作。高橋2期碼頭應用了圖像等先進技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準定位與科學化的檢測，是我國首座自動化堆場，同時也是世界首個內(nèi)、外集卡全自動化對箱、落箱的港口。

3.2 自動掃描技術(shù)

在散貨裝卸作業(yè)中，針對料堆的堆型分布、最大和最小高度進行實時監(jiān)測至關(guān)重要，在以往這樣的操作主要是通過人工經(jīng)驗進行估算，這樣的方式無疑具有一定的局限性且不準確，在人工估算的過程中容易受到人的主觀因素以及氣候等因素的影響，而一旦人工判斷不準確，特別是在判斷誤差較大時，會導致后續(xù)進行具體的裝箱操作時容易出現(xiàn)輪船磨損，甚至發(fā)生沉船和翻船等嚴重事故，因此在裝卸過程中對貨物進行自動化掃描檢測非常關(guān)鍵。

3.2.1 抓斗卸船自動化掃描與控制

抓斗卸船自動化技術(shù)中充分地運用了激光掃描技術(shù)，通過激光掃描能夠準確地測量物件的大小以及物件之間的距離，甚至能夠?qū)⑽锛谋砻嫘螤钸M行還原，除此之外還能夠高度識別艙底與艙口，充分檢測船艙內(nèi)物料的分布情況和物料類型，通過屏幕進行接收和顯示掃描的物件信息，工作人員能夠準確知道裝卸過程中必須掌握的數(shù)據(jù)，據(jù)此工作人員能夠更好地為后續(xù)進行的工作進行安排。

3.2.2 斗輪堆取自動化掃描控制

在使用斗輪堆取自動化掃描控制技術(shù)時需要通過TPS進行掃描，在實際運行過程中，TPS將提供安裝位置信息，這一信息傳輸至堆取料機運行中心并與堆取料機PLC技術(shù)提供的相關(guān)位置信息結(jié)合，并通過一定的算法運算，計算出物件準確的位置信息和形狀信息，為了更好地將相關(guān)數(shù)據(jù)運用到實際工作中，這些數(shù)據(jù)還需要傳輸?shù)街醒肟刂剖曳掌髦校沟秘浳镅b箱的立體數(shù)據(jù)信息得到更好地呈現(xiàn)。

4? 總結(jié)

從上述內(nèi)容可以了解到自動化控制技術(shù)的應用對于港口裝卸和自動掃描檢測的重要作用，因此在港口建設(shè)的過程中應該加強對PLC控制技術(shù)以及其他自動化技術(shù)的研究和運用，增強港口自動化的程度，進而提升港口的運轉(zhuǎn)效率，是港口達到更大的經(jīng)濟效益。

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