自动控制在散粮卸船装备设计优化中的应用

庞浩

（日照港集团岚山港务有限公司，山东 日照 276800）

自动控制在散粮卸船装备设计优化中的应用

庞浩

（日照港集团岚山港务有限公司，山东 日照 276800）

散粮卸船装备对海运粮食运输起着重要的支撑作用，高效、高速和环境友好型散粮卸船机械将是未来的技术发展方向。对常用的散粮卸船装备和相应的机械控制原理进行了阐述，对基于PLC的自动控制技术在散粮卸船装置中的设计应用进行了分析。

散粮卸船；自动控制；设计

1 散粮卸船装备与自动控制原理

散粮运输拥有多种形式，主要包括铁路、公路和水路三种形式，在全国性甚至全球性的粮食运输中，水路和陆地运输相互配合，共同组成了散粮运输的交通网。而散粮卸船装置则是交通系统中重要的机械支撑部件。目前，港口的主要散粮卸船设备主要分为间歇性卸船机和连续性卸船机。间歇性卸船机主要包括抓斗门卸船机、带斗门卸船机和桥式抓斗卸船机，而连续性卸船机主要包括气力式、夹带式、埋刮板式、螺旋式和波纹挡边式等五种。

首先对间歇式卸船机的设计和选型进行说明，门座起重机多用于通用性码头，对货种的适应性比较强。卸散粮的时候物料经过抓取之后可以卸至码头前沿的接料漏斗处，然后开启漏斗下方的阀门，便可以卸至码头前沿的输送机处，门座起重机的平均舱时量较低，单机产量主要覆盖在180～320t之间。带斗门座的起重机设置含有接料机和机上带式输送机，物料首先经过抓斗抓取后卸至机上接料斗，随后经过机上的带式输送机送到设在码头前沿的带式输送机上。该类卸船设备的效率很高，卸载周期也很短，产量高，但作业面积大，不便于清除沙尘，环保效果比较差。桥式抓斗卸船机同样设置含有接料机和机上给料输送装置，产量大，但该机器不能旋转，灵活性差，防尘效果也不好。

再来分析一下连续式卸船机，首先是气吸式卸船机是利用风机在管道中形成负压气流，由埋入舱内装粮食中的吸嘴将粮食吸入输入管道中，然后送至设立在码头前沿的带式输送机。气吸式散粮卸船机的输送系统中包含除尘装置，气流中的粉尘在排放到大气之前会经过全面的除尘处理，产量合理而且相对比较清洁，但目前在卸船装置中的应用并不是十分广泛。夹带式卸船机以两条同步运行额输送带将喂料装置喂入的散粮夹持在两条输送带之间垂直提升和水平输送，该机设置装有大车行走、水平臂俯仰、旋转和提升臂的前后摆动以及双带输送系统。物料在输送的过程中仅仅与胶带进行接触，这种卸船机粉尘少，污染少，噪音也很低。另外，还包括埋刮板式卸船机、螺旋式卸船机和波状挡边式卸船机。

所以一般来说，对卸船机的技术指标主要包括以下几点，首先是运量，大功率的机器可以带来运量的充足，其次是运行效率，粮食具有高速的流动性，中间过程不好控制，因此一定要做好效率把控，最后是污染和噪声问题。因此，设计高效、高速、低能耗以及环境友好型的卸船设备是优化工作的重点。

随着计算机技术的不断发展，数字技术和仿真科技逐步的深入到了机械设计的流程环节之中，作为重要的港口机械，应用现代科技代替传统经验对散粮卸船装置进行设计优化是非常重要的环节。而自动控制原理的内容和实践，则可以充分的应用到散粮卸船机的设计之中，自动控制所包含的内容比较广泛，从概念上来说，自动控制指的是在没有人为参与的情况下，利用外加的设备或者装置，对机械或者其他对象进行控制的过程，是相对人力的概念而言的。在自动化机械设计中，多个环节和部件都需要结合自动控制原理来进行，自动控制所带来的效益价值和生产价值都是很高的，应用于硬件开发、伺服系统设计、指挥系统设计、控制总成等多个方面。

2 应用研究

不同的散粮卸船装备，自动控制原理在其设计优化过程中的表现不同，在机械设计角度，旋转机械和往复式循环机械需要在供电系统的支撑下，拥有可以连续工作的可靠性，这一点在连续式的散粮卸船装备中有着重要的作用，这里主要研究PLC自动控制系统在散粮卸船机中的应用。可编程控制器技术几乎在所有的工业领域中都有涉及，随着自动控制的应用，散粮卸船机作为粮食中转库和龙头设备的自动化程度也在不断提高，一方面可以延长使用寿命，另一方面也提高了控制程序的可靠性，调试和维护也变得更加方便。

自动控制系统的结构主要包括一台PLC逻辑控制器，一台IBM兼容的计算机，若干光电转换模块，MDB电机配电柜和电机控制柜，另外还包括多种驱动、旋转、控制和电机，多种传感器和报警系统，除尘系统。卸船机PLC控制主要采用光纤电缆和粮食中转库进行连接，保证容易的正常运行，PLC的自动控制系统如1所示。

下面M终端从左至右分别是行走机构、俯仰机构、旋转机构、斗提机和皮带机，整个自动控制系统以PLC为核心，各电气设备之间的连锁联动和其他关系也是通过PLC软件来完成的，为了保证生产设备之间的自动连锁功能，在启动前要进行设备预检查，也要设置合理可靠的报警装置，一旦出现问题立即进行维修。具体的程序控制流程如图2所示。

系统控制软件是基于windows系统进行设计的，集成控制技术、人机界面技术和图形技术，在卸船装置中融合了合理的用户体验式操作模式，可以对整个卸船机的工作情况进行方便的控制和监控，通过对卸船机设计的实践研究表明，基于PLC的自动控制系统可以设计出可靠的卸船散粮装置，效果也非常的优异。

图1 PLC自动控制系统

自动控制可以结合仿真结构设计进行研究，例如利用CAE和CAD软件对卸船装备控制整体环境进行考量，所谓CAE和CAD技术指的是利用计算机软件对卸船机外部结构和受力和外界输入情况进行整体评估，同时，利用matlab设计控制的输出信号，再将控制输出信号作为CAE仿真的输入数据，可以评估自动控制过程对整体工作流程的方便性，设计多个工况进行仿真，例如功率、带速等，可以设计出更加合理的卸船装备，同时减少卸船机的设计和优化成本。

3 结语

图2 工作具体流程

随着粮食物流业的不断发展，港口运粮效率需要提高，而散粮卸船机作为重要的支撑机械，必然需要在技术上进行不断的更新和发展，基于PLC的自动控制技术可以设计出效率更高、更节能、同时结构更加合理、经济性更好的散粮卸船机，散粮卸船机未来也将面临大型化发展，自动控制技术也将结合云计算和大数据等现代计算机技术，对散粮卸船机进行进一步的优化。

[1]贾素贤，朱耀强等．港口散粮卸船设备比选[J]．现代食品，2015(16):42-45．

[2]贾小楠．基于工业以太网的散粮连续式卸船机控制系统网络通讯设计与实现[J]．工业技术创新，2016(02):195-199．

U653.928.1

A

1671-0711（2017）10（上）-0131-02