港口設備電氣自動化技術的應用與探索

郁炯輝

（寧波舟山港股份有限公司北侖礦石碼頭分公司，浙江寧波 315000）

在以科技引領發展的時代背景下，各行各業都在通過對各種高新技術的合理應用，促進企業健康發展，經過不斷的深入研究和應用實踐，我國的電氣自動化控制技術有了長足進步，在各項社會生產活動中的應用也越來越廣泛，從而為各種生產設備的高效穩定運行提供了技術保障。現如今經濟全球化進程持續加快，港口行業因此快速繁榮，港口貨物流動量不斷增加，因此很有必要促進港口設備自動化發展，合理分析電氣自動化控制技術在港口設備中的具體應用，有利于促進港口設備自動化的實現。

1 電氣自動化控制技術概述

1.1 電氣自動化結構

電氣自動化控制技術在設計過程中包含以下三點監測功能，分別是集中、總線和遠程監測。其具體的監測作用如下：首先是集中監測，通過電氣自動化控制技術可以實現通過單一處理器對整個流程進行控制的過程，該控制過程簡單靈活，維護效率較高。而總線監測的主要目標是將電氣自動化控制系統控制能力的集中性得以展現，這對于現場監控有著重要的作用。通過在不同的場景應用電氣自動化控制技術能夠將其設計理念中包含的功能和價值得到有效的展現。同時依據不同的場景和使用環境來對設計方案進行優化完善。

1.2 技術特點

電氣自動化控制技術所包含的信息量雖然較小，但也因此而獲得了較為靈活和準確的控制優勢。較小的信息量使得控制技術所發送的指令參數能夠快速發揮作用同時實現遠程操作，還可以利用電氣自動化控制技術進行數據采集并實現控制功能。

2 港口設備電氣自動化技術的應用

2.1 PLC自動化技術應用

港口門式起重機在應用PLC 自動化控制技術之后，對于起重機在高頻運行狀態下的穩定性提供非常重要的促進作用，避免了起重機在各種操作過程中可能出現的失靈問題。在具體的作業過程中，操作人員可以通過主控制系統利用PLC 技術對外接端口的輸入輸出流程以及過流過壓和連鎖電路的控制。PLC 運行過程中應當以24V 直流信號為正常狀態，同時該狀態對應著起重機等外圍輸出信號狀態。利用這個原理可以實現小型化繼電器裝置的觸發控制，使得起重機系統的組件能夠被正常觸發發揮相應的功能。

2.2 港口膠帶運輸機的電氣自動化應用

港口膠帶運輸機是一種由電氣自動化技術驅動的具備分布式控制系統的機械設備，其核心控制系統由控制站、控制系統和現場檢測系統所組成。工作人員可以通過現場的監視設備以及控制系統，監控系統通過服務器的有效整合使其具備了較好的電氣自動化性能和控制體系。該運輸機的中央控制系統包含集中控制器，該設備通過TCP/IP 協議來實現數據交換和數據通信，以太網在其中扮演了重要的交互媒介作用，這是保證控制系統與控制裝置之間良好數據交換的重要媒介，當運輸機開始作業時，在控制裝置和控制系統之間因為距離較遠，因此需要通過以太網來保持暢通的數據連接，某些情況下可以通過增加中繼器的方法來獲得更好的數據通信效果。

2.3 自動掃描與控制應用

港口在進行裝卸作業的整個流程中，為了能夠提升裝卸作業效率就需要對堆料的位置分布以及堆料的高度開展監測活動，通過監測數據來計算和指定裝卸作業流程時，需要嚴格依照相關規則進行計算，以提高裝卸作業的效率，使得裝卸作業的整個流程更加科學合理。傳統的對堆料數據進行收集的過程通常依賴肉眼觀察和估測的方法，某些無法通過上述方法進行數據收集時還會利用攝像機等其他設備作為輔助測量工具，通過這種方法所獲得的數據準確性較差，容易受到外部因素以及人為因素的影響，導致最終所制定的裝卸作業流程存在較大的誤差，甚至可能因為這些誤差導致嚴重的安全事故。因此在進行港口裝卸作業的過程中，應當利用堆料輪廓自動檢測技術來獲得更加精確的堆料位置數據，這對于港口散貨裝卸自動化水平以及效率的提升有著非常重要的促進作用。通過將激光測距設備安裝在裝卸設備上來獲得更加全面的檢測數據，為后續的裝卸作業提供更加精確的數據。

（1）安裝在抓斗卸船中的激光測距系統由TPS內部的偏轉鏡以及激光發射設備組成。當激光發射設備發射激光后，激光在偏轉鏡的作用下發生反射，在物體表面形成映射后，激光接收器會對反射的激光進行收集。在具體的檢測過程中要考慮到射出的激光束和反射后的光束之間的時間差，以此來獲得激光器和物體之間的精確距離，偏轉鏡在整個系統中可以通過針對目標物體的激光進行連續掃描，并以特定的計算方式來對激光發射設備與目標物體之間的距離進行測量，通過在物體表面的不同點位所產生的激光反射距離以及角度可以獲得更加精確的位置信息。通過反復的操作以及數據獲取能夠獲得物體表面的位置以及外部特征，在這個基礎上，將該物體在船艙中的位置以及船體的位置進行自動化檢測，最終獲得船體內各類物料的位置分布和物料類型，為裝卸作業提供了精確的信息，提高了物料裝卸作業的效率。

（2）通過TPS 來對掃描過程進行控制，通過將TPS 所收集到的數據傳遞給堆取料機，然后利用PLC中所包含的位置信息與TPS 安裝位置信息進行結合，并利用特定的算法對這些信息進行處理，最終能夠獲得料堆的位置和物體的外部形態信息。在港口中應用這種技術能夠提高對港口作業過程中各類數據的處理效率，并將完成處理后的數據傳輸至中央控制服務器進行存儲，同時能夠將這些信息與控制室內的信息進行有效的融合，最終獲得更加立體的堆料圖形。

2.4 裝船機自動控制系統應用

裝船機中的激光掃描傳感器主要作用是對堆料的外部形狀輪廓進行掃描，并將獲得的數據用來進行建模，然后通過固定的算法來對裝卸作業所涉及到的路徑和裝卸量進行計算，以實現高效安全的裝卸作業目標。通過在裝卸作業過程中應用自動控制技術能夠幫助裝卸作業實現精確的負載平衡，不僅能夠提高裝卸效率，還能夠保證起重機以及周邊工作人員的安全。同時自動化控制技術能夠降低對工人的依賴，從另一個角度也降低了工人的勞動強度。實現該功能主要依靠船艙物料掃描系統，對船艙內部數據進行全面的掃描和建模。獲得裝卸作業所需要的配載平衡數據。

2.5 翻車機自動控制系統實踐

翻車機自動控制系統的實現原理是通過遠程通信技術以及PLC 技術實現對翻車機的自動控制流程，同時還能夠對翻車機的運行狀態進行必要的監控。通過對翻車機的作業流程進行科學的安排，然后利用作業現場的視頻監控系統對其進行作業監控。這一套自動化控制系統能夠在實現遠程控制翻車機作業的同時改善作業面的工作環境，提升了翻車機的作業效率。

3 碼頭生產管理控制技術

碼頭散貨裝卸作業過程中利用管理控制系統來進行科學的配置是當前主流的應用模式。該應用模式具備事務處理以及報表統計等相關功能，更加高級的應用還能夠將決策支持系統融入到管理控制過程中，同時可以對散貨裝卸作業實現動態管理和動態控制。隨著越來越多的管控一體化技術開始在港口作業過程中進行應用，港口企業應當在當前的管理控制系統中引入更加復雜的自動化控制技術，如專家系統和作業流程模擬系統，這對于港口裝卸作業流程的科學協調以及物流，質量跟蹤都有著非常重要的作用，同時有助于維護保養和成本控制。通過將管理和控制進行融合，使得港口作業的管理水平和自動化水平得到有效的提升。

3.1 管控一體化的實踐應用

隨著管控一體化系統在港口生產過程中的應用不斷深入且范圍不斷擴大，這一整套系統實現了對港口企業在日常生產過程中的各類控制水平的提升，同時對于港口整個生產流程中所開展的信息收集處理分析以及存儲等一系列流程得到了改進和提升。使得港口企業逐漸具備了以自動化為主要特征的現代化生產管理方式，使得散貨碼頭的管理水平和控制能力得到了有效的增強。在碼頭內部實現了管理和生產一系列流程的閉環管理模式。這種模式能夠幫助各個崗位的管理者對于生產現場的實時狀態進行有效的監控，同時能夠在作業過程中獲得各類數據并對其進行分析，為企業開展決策提供了重要的數據支持。

3.2 碼頭設備遠程監控系統

散貨碼頭所使用的遠程管理系統基于傳感器設備以及PLC 系統作為基礎，通過中央監控室來對港口作業系統中的各類機械設備進行監控，一旦機械設備出現了異常狀態或故障，系統會自動將這些狀態故障代碼傳遞給管理系統，通過管理系統與監控設備進行有效的融合使得機械設備的監測、故障預警、維護保養以及狀態跟蹤等功能得到了發揮。該監控系統能夠保證信息管理系統和不同設備之間的監控進行有效的銜接，不僅降低了對工人的依賴程度，同時也使得碼頭的機械設備的維護效率和使用率得到了大幅提升。

4 碼頭資產管理系統的應用

散貨碼頭在進行資產管理時，其核心目標是將企業的資產、物料以及工作管理的效率得到有效的提升。在進行資產管理流程的設計過程中，除了要保證流程所覆蓋的各崗位部門資產能夠得到有效的維護之外，同時還要對各類設備當前的狀態以及安全風險進行充分的考量，以保障資產的使用價值不會出現流失。該管理系統的主要功能是將資產管理流程得到有效的落實，通過對維護備件的數量控制來實現物料管理目標，在維護過程中要通過各種措施和手段來對備件庫存進行有效的平衡。圍繞計劃內容依照資產的全周期進行監督和測量工作，不斷提升資產價值，使得企業能夠通過資產獲得更高的收益，通過有效的成本控制來實現資產效率的提升。

5 港口設備電氣自動化技術應用的優化策略

5.1 正確的理念

隨著我國社會經濟的不斷深入發展，自動化水平一定程度上反映了港口企業的生產水平。為了不斷提升港口企業的生產效率，就需要不斷引進先進的電器自動化技術來提升港口的自動化控制水平，更進一步提升港口的運行效率。要實現這個目標就需要通過引進人才、技術和設備來不斷升級港口設備的電氣自動化水平。以技術作為企業的發展基礎，實現港口自動化水平的不斷提升，最終促進企業在激烈的市場競爭環境下完善和鞏固核心競爭力，實現企業的健康發展。

5.2 引進先進的技術

我國的港口電氣自動化水平雖然在近些年得到了長足的進步，但與發達國家相比，我國的技術水平仍然處于早期階段，與發達國家的整體水平存在一定的差距。為了避免受到外國先進技術壁壘的影響，我國應當加大港口電氣自動化領域的研究和創新，通過積極的學習為技術研發提供動力，打造一批具備我國自主知識產權的電氣自動化技術和設備。除了技術之外，應當加強與國外先進企業的溝通和交流，將其先進的管理方法引入我國的港口管理體系中，保證港口企業的生產更加穩定和安全。

5.3 人員技術能力的提升

港口企業中的設備操作主體仍然是專業的技術人員，技術人員的業務能力決定了港口設備的運行效率。即使是在開展電氣自動化應用的過程中，其應用水平仍然受到了人員水平的影響。因此，要通過對港口工作人員的不斷提升來促進港口設備自動化水平的提升。依據電氣自動化技術的各類需求，有針對性地對技術人員開展培訓工作，通過不斷提升工作人員對電氣自動化技術的認識，來提升港口企業的電氣自動化技術的整體水平。

6 結束語

目前，電氣自動化控制技術可以說是各生產領域的熱門技術，在各項社會生產活動中的應用越來越普遍，近年來港口行業的不斷繁榮發展，對港口設備運行效率和運行安全提出了更高要求，因此很有必要加強港口設備電氣自動化技術及港口生產管理控制系統技術研究。同時深入分析如何促進電氣自動化控制技術在港口設備中的合理應用，以便有效提高港口生產管理自動化水平。