PLC技术在码头工程控制系统设计中的应用

农朝忠

摘 要：可编程逻辑控制器即PLC是20世纪80 年代发展起来并广泛运用于各个领域，可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。随着PLC、网络和现场总线技术的飞速发展，引起了自动化领域传统控制结构的变革，逐步形成了以PLC为基础的控制系统。本文以防城港配套码头工程项目为背景，分析PLC技术在码头工程控制系统设计中的应用。

关键词：PLC技术；码头；工程控制系统

信息技术的迅猛发展正深刻改变着人们的生活方式和工作方式，对企业信息化和自动化领域的发展也产生了巨大的影响。在目前的自动化控制领域中，主流的控制系统包括分散控制（DCS）和可编程逻辑控制（PLC），PLC技术倾向于连锁保护控制的逻辑判断和处理，分散控制片偏向于过程控制中的PID调节。PLC通常采用单网络结构，如果出现两个以上系统资源共享，就会降低PLC系统的性能。随着现代技术的发展，在一些小型控制项目中，已经对PLC和DCS并不区分使用。码头工艺设备通常比较多，对作业要求高，采用PLC技术进行控制系统设计，有利于码头作业的安全性和高效性。

一、PLC技术概况

PLC是一种新型的通用的自动控制装置，核心是微处理器，综合了自动控制技术、计算机技术、通讯技术和电器控制技术等，可靠性高，并且编程方便，容易使用，有极强的控制功能。在PLC中，扩展机和外部的连接也很方便，利用PLC网络模块，可以将各个受控的设备连接在一起，达到信息资源的交换和共享。PLC在自动化控制系统中有核心的作用。上世纪六十年代末，在美国首先出现PLC技术，经过几十年发展，PLC技术更加先进可靠，广泛应用于工业控制中。PLC主要有五部分组成，中央处理单元（CPU）、可编程器、电源、存储器和输入输出模块。PLC的CPU在处理各项任务时，采用分时操作的方式，几乎在瞬间就能处理完成，运算速度很高。PLC内的I/O模板，不仅有模拟量AD/DA、开关量DI/DO，而且有特殊功能的I/O模板，利用CPU运算等功能，提供硬件支持环境，为促进PLC在各行业的应用奠定了基础。

二、PLC技术在码头工程控制系统设计中的应用

（一）工程概况

北部湾港集团在防城港码头14泊位规划建立一个硫磷专业码头。通过码头，将需要的硫磺输送到后方的堆场，然后通过斗轮机、输送机及装箱楼装箱，送到附近的工厂以及通过装船机装到船上。码头使用的设备包括皮带机、漏斗、移动式卸船机、移动式装船机、移动式及固定式皮带机、除铁器等。码头配备两座变电所，两座变电所都具有高低压供电，变电所内设有MCC柜、电源柜、继电器柜、中控室控制台，其中两条皮带输送机为高压10kV电动机，配备一座装箱楼，该装箱楼为独立控制系统，但与工艺流程相互联锁，码头还配备一个喷淋系统，有加压泵房由中控室控制，也可以在泵房控制，码头工程的工艺流程比较复杂，总共设10个工艺流程，常用的8个，需要设计严谨完善的控制系统，实现对所有设备的集中管理和中控监视，满足工程的应用需求。

（二）工程控制系统设计

本工程控制系统设计结构主要有三部分（使用的PLC是美国AB），远程I/O，PLC主站，以及中央控制站，远程I/O将泊位附近的控制设备工作状态数据进行监控和收集，然后将信息传递给PLC主站，通过光电交换机和数据服务器，实现PLC主站和中央控制站的通信。相关负责人员可以在办公楼中，集中监控和管理码头工程工作。在管理网和控制网中，设置防火墙，确保控制网的安全性。

码头控制系统的控制模式主要有两种，第一种是流程自动控制的方式，选择某流程后系统自动按设计的启动顺序启动各设备，当有紧急故障或危及到人身安全的，中控员和巡带员可以按急停按钮停止流程；第二种是就地非联锁控制方式，在进行试运行和维护中使用此模式，利用就地操作箱上的按钮转换到本地进行操作。

流程选择，中控员根据作业需要可进行1条或多条流程选择操作。PLC自动对流程相关设备进行查询，若满足选择条件，流程选中，如选流程为1号流程时，将启动1#斗轮机、14#皮带机、12#皮带机、11#皮带机、10#皮带机，当流程启动后，系统发出一个可以抓料的指令，卸船机就可以抓货。当启动完一个流程后才能启动另外的流程，流程间互不干扰独立运行。

PLC采集的信息可分为以下几类：a.设备运行状态，系统所控制设备的运行信号、与系统联络设备运行信号；b.设备状态信号，设备运行方式、主要输送设备主回路电源、控制回路电源及其它；c.位置信号，卸料小车、电动翻板的位置、卸料小车、翻板的位置；d：料位信号，进、出仓流程.依据仓满、仓空信号转仓或是停止作业；安装连续料位仪后，可随时知道仓中物料的高度或是所剩物料重量；e：斗轮机等大车位置信号；f：物流信号，中控PLC系统根据皮带机物流信号控制流程除尘设备的开启；g：故障信号，设备故障检测开关信号，系统根据故障类别、故障点位置发出相应指令；h：计量信号，计量信号主要为皮带秤值，系统依据皮带秤累计值对流程进行设定控制，为生产管理报表提供数据；i：操作按钮信号，操作人员通过对控制台上按钮及转换开关的操作完成流程的选择、启动、停止、秤的设定值输入、入出仓号选择，以及手动方式下各设备的启、停控制。

硫磷专业码头，在整个系统PLC主站发出命令紧急切断，保证系统安全，如果遇到紧急情况，也可以进行人工操作紧急切断。整个工艺流程的主要设备是皮带机，皮带机设有安全监测开关，包括拉紧装置、跑偏开关、速度开关等，确保输送的安全和稳定。还要考虑设置胶带防撕裂装置。利用电缆，将保护开关测点接到皮带机就地控制箱中。皮带机控制箱不仅需要能够就地操作，还要能够将信号传递到中控室，实现远程操作。

总之，在工程控制中，顺序控制是必不可少的环节，都可以采用PLC技术，PLC技术在自动控制领域的应用越来越广泛。生产管理和数据处理的主体是计算机，但是在工程控制中，PLC技术占有主导地位。本文结合防城港码头配套的工程实例，分析其控制系统中PLC技术的应用，根据相关规范标准，收集电控设备的测点信号，利用PLC统一编辑，设计控制系统，促进工程的顺利进行。

参考文献：

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