港口機械自動化控制系統應用研究

朱文鋒

摘 要 隨著自動化技術的不斷進步，其在各個領域中都得到了廣泛應用，尤其是在港口碼頭機械設備中，自動化控制系統受到了機械設備廠家青睞。伴隨著國際貿易的快速發展，港口碼頭的吞貨量也日益增加，因此對港口機械設備的性能和運行的要求也越來越高。為了有效提高港口設備的工作效率，降低物力人力的浪費，港口裝卸機械設備全都采用自動化控制系統。本文通過對自動化控制系統在港口各個機械設備作業中的應用研究，希望能有效提升港口機械設備作業效率，進而推動港口碼頭的健康穩定發展。

關鍵詞 港口機械設備 自動化控制系統 現場作業

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）08-0009-02

近幾十年以來，自動化控制技術作為發展最快的一門重要學科，控制科技的突飛猛進，為我國港口生產作業帶來了新的機遇。伴隨著自動化控制系統在港口機械設備中的應用，港口裝卸安全作業也離不開自動化控制系統，這也使得港口運輸事業踏入新的階段。但由于自動化控制系統具備比較強的技術性能，所以，在港口機械設備日常作業中，需要為其提供強大的技術支持。基于此，通過對自動化控制系統在港口機械設備中的應用研究，進一步加快港口機械設備自動化控制進程。

1 港口機械與自動控制系統的概述

1.1 港口機械的介紹

港口機械主要是指港口的岸邊吊機，其作為港口碼頭作業的重要設備，在港口作業中占有十分重要的地位。一般港口機械包括門座式起重機、岸橋式起重機、連續式卸船機、移動式卸船機、連續式裝船機等，還包括集裝箱裝卸橋、后方堆場專用設備。由于港口是連接海陸運輸的樞紐，是船舶、航海、內陸運輸、通信、商務貿易和沿海工業的匯集點，同時也是沿海區域經濟發展的主要增長點。為了滿足港口日益劇增的吞貨量與生產作業需求，將自動化控制系統應用到港口機械中，能夠降低工作人員工作強度，提升港口作業效率，進而實現港口機械自動化、智能化，這對港口的發展具有非常重要的意義。

1.2 自動化控制系統的特點

自動化控制系統即可以自動控制指令的系統，其主要是在沒有人員干預的情況下，能夠按照設置好的程序或指令自動完成任務的一項技術，主要由控制器與控制對象組合而成。該系統分為兩種控制方式，一種是開環控制，另外一種是閉環控制。開環控制主要是控制器與控制對象之間只有順向作用而無反向聯系，具有實施簡單，但抗擾能力低，控制精度不高的特點;而閉環控制下控制器與控制對象不僅存在順向作用，還有反向聯系，具有抗擾能力比較強，控制精度高等特點，可以自動檢測、調節、加工。在日常作業中，可以自動控制過程、控制位置、控制順序以及實時作業監控，將其應用到港口機械設備之中，不僅能夠擴增港口吞貨量，還能降低港口工作人員工作強度，在提升港口機械設備的工作效率與質量的同時，進一步保障港口作業安全。

1.3 自動化控制原理

自動控制原理是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器、設備或生產過程（統稱被控對象）的某個工作狀態或參數（即被控制量）自動地按照預定的規律運行。其又分為半自動化和全自動化。半自動化控制一般需要工作人員勞動力參與才能完成生產;而全自動化控制是按照工作人員設置好的程序自動完成生產，生產過程中不需要工作人員勞動力參與的一種控制技術，工作人員只要控制好程序和要求即可。在港口作業中，通過將自動化控制系統應用到港口機械設備上，不僅能讓工作人員從艱苦的體力勞動，繁瑣腦力勞動，危險工作環境中脫離，還能有效提高港口作業效率與質量[1]。

2 自動化控制系統在港口機械中應用的優勢

2.1 能有效保障作業人員安全

在過去港口現場作業中，由于現場作業環境比較惡劣，工作人員與港口機械設備一直處于危險的環境中作業，這對工作人員以及設備都具有一定的危險性。在此背景下，為了保障工作人員的作業安全，也為了降低港口機械設備故障發生率，我國各個碼頭大力提倡在港口機械設備中引入自動化控制系統，自動化控制系統應用操作簡單、快速、穩定、智能化，將其應用到港口機械設備中，能使港口機械設備整個運行技術、設備控制能力得到提升，這樣不僅能保障港口現場裝卸作業人員的安全，減少不必要的人力、物力，還能提高港口裝卸作業效率，實現智能化控制。

2.2 能有效實現作業實時監控

總所周知，在傳統的港口機械現場裝卸作業中，系統還無法對現場作業進行全程、實時的監控。通過將自動化控制系統應用到港口機械設備中，使其在現場裝卸作業中，充分發揮實時監控系統的作用，自動瀏覽及獲取現場作業狀態，并將所搜集到的現場實時作業的數據及流程畫面上傳到在線管理系統中，以此實現對港口碼頭現場裝卸作業的實時監控。

3 港口機械自動化控制系統的現狀分析

當前，我國港口機械設備自動化技術大多是數字化驅動系統、自動流程控制、無線數據通信及交流變頻調速技術等，其中變頻調速技術的基礎還是過去運輸裝載機械。但伴隨著自動化技術的快速發展，港口也紛紛將自動化控制系統應用到港口機械設備中，為此，港口機械設備的運行速度與管理水平都得到了較大的提升，尤其是PLC自動化控制系統在的應用，不僅使港口機械設備能夠滿足港口作業需求，同時，PLC控制技術能夠實現對港口多種機械的控制，并最大程度上推動港口現代化發展進程。

4 自動化控制系統在港口機械中的應用分析

在港口現場作業中，將自動化控制系統應用到港口機械設備中，就算是頻繁的作業操作，也能保障港口機械設備處于正常、穩定的運轉狀態，避免機械設備出現故障等問題。具體主要體現在以下幾個方面的應用。

4.1 在港口膠帶運輸中的應用

在港口事業中，港口膠帶運輸機作為監控控制系統運作的一個樞紐，對控制系統的運作具有控制的作用。在此情況下，將自動化控制系統應用到港口膠帶運輸機設備中，能夠有效干預對系統的監控。此外，自動化控制系統中的PLC控制系統能夠與港口機械設備運作系統相結合，并以港口機械設備的運行控制系統為基礎，PLC控制運行系統為輔助，從而實現對港口現場作業的監控。尤其是在實際的港口膠帶運輸機運作過程中，通過應用自動化控制系統，能夠保障港口貨物運輸在規定的時間內快速完成，同時減少因為控制設備問題而產生的延遲、失誤，進一步降低港口機械設備危險事故的發生[2]。

4.2 在港口集裝箱橋式起重機中的應用

在港口集裝箱橋式起重機作業中，由于裝卸橋電氣系統的數據交互較多，設備分布范圍比較廣的特點，通過將自動化控制系統應用到該設備中，能夠讓港口機械設備系統中的狀態數據，給數據和傳輸更加完善、穩定。尤其是自動化控制系統中的PLC控制系統，其能使信息共享系統更加完善，設備控制更高效。為此，在港口集裝箱橋式起重機設備中通過應用自動化PLC控制系統，能夠有效分析出系統故障、驅動器故障的相關數據。根據機械系統中所顯示工作次數、運作時間等數據，工作技術人員可以快速分析出設備的磨損程度及存在的其它故障問題，并對設備存在故障部分進行解決、處理;此外，當港口機械設備故障在被解決之后，一般PLC技術會對之前所維修過的情況進行記錄，以便后期設備再發生故障時，技術人員可以清楚了解設備的相關情況。由此可見，將自動化控制系統應用到港口集裝箱橋式起重機設備中，不僅能夠實現對整個裝卸橋設備系統的運轉情況的檢測與控制，還能有效提升機械設備故障維修效率，保障設備正常安全運作。這對提升系統設備的運作穩定性具有一定的意義。

4.3 在港口裝卸設備中的應用

在港口散貨裝卸作業中，一般會采用全自動的抓斗裝卸船進行作業。但由于傳統的裝卸工作大多是依靠人力和普通的裝卸設備，在遇到大量貨物裝卸作業時，一般都會存在裝卸作業時間過長，導致船期延誤等現象發生，給船只和企業帶來極為不好的影響。為了避免這種現象的發生，也為了提高港口散貨裝卸效率，港口引入了自動化控制的裝卸設備，以實現高效率、高水平的自動化散貨裝卸。

在自動化控制的裝卸設備中，其卸船系統能夠通過激光來辨認船舶所停靠的方位、船艙、艙口、艙底等具體的位置、高度及深度信息，以此達到幾個目標同時識別與自動監測的目的。尤其是散貨裝卸作業過程中，該系統首先會先對船艙進行掃描，識別出艙口的位置、尺寸，然后將所獲取到的數據上傳到總指揮中心，將船艙數據與數據庫中的卸船任務進行對比，以此判斷是否為卸船的船只。

其次，在確定了裝卸船只后，再對船艙內的料堆進行掃描，以此獲得堆形數據，再將所獲取到的數據傳回控制室以便確定取料點，控制室根據傳回的數據，控制抓斗卸船機進行自動化卸船作業。

最后，為了避免船艙的磨損程度，可以在自動抓斗卸船設備作業到安全閾值時將自動卸船暫停，并變更為人工卸船，以便深入清理干凈船艙內的料堆。通過采用全自動抓斗卸船機械，不僅能有效保護工作人員與船艙的安全，同時還能提升卸船作業效率，進而實現卸船工作的自動化控制[3]。

5 總結

根據上文所述可以看出，通過將自動化控制系統應用到港口機械中，不僅能降低港口機械設備故障發生率，提高貨物識別能力與現場裝卸作業效率，港口的運作效率也明顯提升，同時，港口每年的吞貨量也得到了不斷增長。由此可見，自動化控制系統在港口機械中的應用能夠更好地促進港口自動化發展。

參考文獻：

[1] 鄧浩.港口機械電氣自動化技術與控制研究[J].湖北農機化，2020（04）：184-185.

[2] 于勁松.港口機械自動化控制系統應用研究[J].中小企業與科技（上旬刊），2010（05）：265.

[3] 劉鋒.自動化控制系統在港口散貨裝卸設備中的應用[J].中小企業與科技（下旬刊），2018（12）：173-174.