港口機械電氣自動化技術(shù)與控制分析

王緒國

摘要：21世紀(jì)，國家信息技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，電氣自動化技術(shù)得到了大力推廣和應(yīng)用，給人們的生活工作提供了很大便利。港口建設(shè)對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義，加強港口機械電氣自動化技術(shù)勢在必行。

關(guān)鍵詞：港口機械;電氣自動化技術(shù);控制

改革開放以后，我國港口的建設(shè)速度日趨加快，有效推動了我國港口機械電氣自動化技術(shù)水平的提升。與國際先進水平相比，我們青島港口大型專業(yè)化碼頭的裝卸設(shè)備絲毫不遜色，經(jīng)濟發(fā)展類型也由粗放型增長模式向集約型增長模式轉(zhuǎn)變，港口機械模式也隨之改變，裝卸設(shè)備由過去的自動化、大型化、高速化向智能化、專業(yè)化、節(jié)約化過渡和轉(zhuǎn)變，同時也帶動新技術(shù)的發(fā)展。

1電動RTG技術(shù)

電動RTG的應(yīng)用，有助于減少污染物排放，優(yōu)化工作環(huán)境、減小運營成本，因而經(jīng)濟、社會、環(huán)保效益顯著。對于RTG“油改電”技術(shù)而言，主要涉及到三大供電方式，包括電纜卷筒、低架剛性滑觸線、高架滑觸線三種供電途徑。當(dāng)前，我國多數(shù)沿海港口集裝箱碼頭均實現(xiàn)了RTG“油改電”技術(shù)，并取得了顯著的應(yīng)用成效。日后，電動RTG技術(shù)的應(yīng)用，將進一步朝著直流供電、鋰電池、超級電容等相關(guān)蓄能設(shè)備方向研發(fā)，同時，進一步加強混合動力RTG技術(shù)研發(fā)，繼而促進電動RTG技術(shù)盡快實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。

在軌道吊上，我們青島港自動化碼頭用氫能源作為動力電源，已改5臺軌道吊試運行階段，鋰電池用在我們港口的自動導(dǎo)引車上面

2散貨裝卸自動化技術(shù)

在國外的港口中，大型散貨碼頭使用的散貨裝備多數(shù)擁有半自動控制功能，通過人工輔助實現(xiàn)主要控制參數(shù)的設(shè)定，進而獲得較高的工作可靠性和工作效率。例如，日本新日鐵和德國漢堡運用自動化系統(tǒng)完成堆取料流程。我們青島港應(yīng)用了散貨抓斗、散貨裝船、斗輪堆取等全自動技術(shù)，成為全球首座實現(xiàn)港口散貨作業(yè)全自動化的港口。

3集裝箱裝卸自動化技術(shù)

自1993年，荷蘭鹿特丹港ECT碼頭——全球首座自動化運行集裝箱碼頭建成并投產(chǎn)，隨后，德國、新加坡、日本、香港等碼頭相繼實現(xiàn)了集裝箱自動化運行。對于荷蘭、德國自動化碼頭而言，其堆場所采用的是軌道式的龍門吊、自動化導(dǎo)向車等組合應(yīng)用技術(shù)。而對于外集卡裝卸，主要利用的是遠程人工操作、遙控吊具等方式，于堆區(qū)的另一端加以控制完成。對于新加坡碼頭而言，其自動化堆場所利用的是高架式自動化場橋，其具有自重小、定位精確等優(yōu)勢，更適用于水水中轉(zhuǎn)，但只能在內(nèi)集卡作業(yè)。就日本東京、香港HIT碼頭而言，主要采用的是半自動化技術(shù)，即軌道式的龍門吊，因而智能允許大車自動化作業(yè)，司機借助于人工操作，實現(xiàn)內(nèi)、外集卡的自動化裝卸。

我國也不遜色，在2013年，青島港開始組建一個國內(nèi)完全成熟的集裝箱自動化碼頭，能夠借助于圖像、激光測量進行科學(xué)、精確的定位，也是全球首座全面實現(xiàn)內(nèi)、外集卡全自動化對箱、落箱的港口。

4散貨裝備自動掃描與控制技術(shù)

在散貨的裝卸作業(yè)中，實時監(jiān)視作業(yè)料堆的最小高度、最大高度以及堆型分布等十分有必要，運用相關(guān)規(guī)則進行計算，對后續(xù)作業(yè)的作業(yè)參數(shù)進行確定。當(dāng)前，肉眼觀測和估計是大部分數(shù)據(jù)的來源，也有的數(shù)據(jù)是通過攝像機觀察輔助獲得。人工得到的數(shù)據(jù)容易受到天氣、經(jīng)驗、時間以及情緒的干擾，無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，一旦出現(xiàn)人工失誤或者數(shù)據(jù)誤差，將會造成翻船、沉船、堆場地面損壞以及船體受損等嚴重事故。因此，將料堆輪廓自動檢測技術(shù)應(yīng)用到港口散貨裝卸作業(yè)具有重要意義和價值，也是實現(xiàn)裝船機、卸船機以及斗輪堆取料機等設(shè)備自動化的前提和基礎(chǔ)。利用激光測距的原理，在斗輪堆取料機和抓斗卸船機中安裝目標(biāo)定位系統(tǒng)，并將其作為檢測器件;在裝船機中安裝激光掃描儀，用來完成目標(biāo)檢測作業(yè)。

5集裝箱設(shè)備自動化定位與控制技術(shù)

對于青島港自動化碼頭而言，已經(jīng)構(gòu)建起了全自動化裝卸作業(yè)與控制系統(tǒng)，借助于小規(guī)模軌道龍門吊，就內(nèi)外自動導(dǎo)引運輸車、作業(yè)箱等分別進行自動化定位，自動化裝卸、并置于緩沖平臺。對于這一系統(tǒng)而言，其主要是由集卡、吊具兩大定位模塊所構(gòu)成。前者旨在就集卡進行粗略定位，協(xié)助指示集卡將其停在相應(yīng)的操作位置，后者屬于精確定位集卡，對吊具進行控制，并進行裝卸作業(yè)。

6基于PLC的港口膠帶運輸機自動化控制

一般來講，應(yīng)當(dāng)在中央控制室內(nèi)配置集中控制器，基于TCP/IP協(xié)議，能夠在集中控制裝置和控制站兩者間完成數(shù)據(jù)交互和通訊，此過程的實施中的重要網(wǎng)絡(luò)媒介是以太網(wǎng)。為了使數(shù)據(jù)交互工作及其過程更加順暢、有效，設(shè)備在實際運行中，假如集中控制裝置與數(shù)據(jù)通訊的交互間距超過1200m，這種情況下，集中控制裝置和數(shù)據(jù)通訊的連接不光依靠以太網(wǎng)，還應(yīng)當(dāng)增加中繼器的配置，從而構(gòu)建更完善的數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)交互高效和有效。

7基于PLC的港口除塵自動化

港口如果輸運煤炭資源，由于煤炭堆積會造成灰塵污染和一些環(huán)境問題。針對此類環(huán)境污染現(xiàn)象，我們青島港口通常采用高壓噴槍進行定期灑水降塵這一治理方式，不但可以避免粉塵飛揚繼續(xù)加重污染問題，還可以在夏天的高溫炎熱環(huán)境下，緩解由于煤堆溫度過高而發(fā)生的自燃問題，減少不要的經(jīng)濟損失和人員傷亡。PLC技術(shù)（可編程邏輯控制）應(yīng)用在港口除塵系統(tǒng)中，可以在保證除塵效果的前提下，自動化控制灑水降塵清潔操作，減小港口除塵工作人員的工作量和工作難度。PLC控制系統(tǒng)能夠采用分布式I/O結(jié)構(gòu)來監(jiān)督和控制整個上位機的操作畫面，有利于工作人員更全面的對泵房內(nèi)部的工作狀態(tài)、水池情況、系統(tǒng)壓力狀況等進行了解，從而促使港口運行擁有更好的環(huán)境，促進港口生產(chǎn)和運行的順利實現(xiàn)。

結(jié)束語

在“十二五”規(guī)劃的指導(dǎo)下，在未來3到5年之內(nèi)，我國水運交通行業(yè)將面臨著十分關(guān)鍵的機遇期，因此，應(yīng)進一步加快港口機械電氣自動化控制技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，保持全球領(lǐng)跑的發(fā)展態(tài)勢，同時，進一步促進我國港口裝備的完善和發(fā)展。此外，除了發(fā)展先進、可靠的硬件設(shè)施以外，還應(yīng)大力促進軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)優(yōu)秀軟件的國產(chǎn)化，并注重提升其自動化調(diào)試、升級功能，減少整機的成本，以更好地提高國際競爭力。

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