试议港口设备电气自动化技术的应用

费文豪

摘 要：我国入世以后，国家进出口贸易量增大，港口吞吐量也与日俱增，所以港口生产设备电气自动化技术发展成为必然。文章基于PLC自动化控制系统这一技术背景简要探讨了当前港口设备电气自动化技术的应用改造与深化，结合例证了解现代化港口智能化发展建设美好前景。

关键词：电气自动化技术；港口生产设备；PLC自动控制系统；货物搬运

中图分类号：U653 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）22-0153-02

Abstract： After China's entry into the WTO， the import and export trade of the country is increasing and the port throughput is increasing， so the development of the electrical automation technology of the port production equipment is inevitable. Based on the technical background of PLC automation control system， this paper briefly discusses the application transformation and deepening of the current port equipment electrical automation technology， and takes examples to understand the bright future of the intelligent development and construction of the modern port.

Keywords： electrical automation technology； port production equipment； PLC automatic control system； cargo handling

1 PLC控制系统的电气自动化应用

1.1 PLC的发展简析

PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，它是专门应用于工业生产设计中的一种创新数字运算操作电子系统，拥有逻辑编程存储器。在如今的港口电气自动化技术领域，PLC技术的功能应用非常广泛，且它还具有操作简易的现实应用优势，易于快速编程，可应用功能类型也相当之多。从经济成本角度分析，PLC控制系统在电气自动化应用方面投入资金相对较少，但却能实现实用效果最大化，拥有较高的性价比优势。而它相比于传统技术则更拥有自带负荷特征，所以它的自动化控制程度较高，能够实现对电气设备的自动驱动，满足电气自动化应用条件。目前，PLC技术已经被应用于港口生产中的不同电气设备当中，比如港口门坐式起重机、港口集装箱桥式起重机以及港口传送带运输机等等都会与PLC自动化控制系统相互结合，满足港口设备生产效率的最大化。

1.2 港口电气化设备的PLC自动化技术应用

如上文所述，港口电气化设备的PLC自动化技术应用非常广泛，本文就简单谈谈PLC系统在以下3方面的具体技术应用。

1.2.1 门坐式起重机的PLC系统应用

门座起重机在运行过程中首先就要保证的它的高稳定运行特性，再结合电气自动化技术要求，所以引入PLC系统势在必行。在PLC系统引入后，传统中门坐式起重机在频繁操作过程中灵敏性偏差甚至设备直接失灵的问题就能得以解决。

以具体的作业环节为例，门坐式起重机的操作关键为主令控制器，在控制器基础上完成诸如对联锁电路、过压电路以及过流电路的相应控制，结合电力输入运用PLC输入与输入过程，实现对外接端口的有效控制。在这一所描述的工作模式中，PLC就主要负责显示输出端信号，如输出端信号显示直流电压为24V左右时，可表明门坐式起重机处于正常运行状态下。实际上，这种远程监控操作就利用到了PLC系统的外围输出信号模块，它能够与门坐式起重机的小型化继电器装置线圈相互联动，实现对起重机设备的有效驱动，当小型继电器中的接触器线圈被触发以后，起重机设备本身就能完成启动及某些技术工作操作，正式开启电气自动化控制流程。

1.2.2 传送带运输机的PLC系统应用

传送带运输机是港口生产运营中的重要机械设备，现代港口希望传送带运输设备融入电气自动化技术，所以PLC控制系統就承担起这一责任。一般来说，在融入了PLC控制系统的港口传送带运输机就应该采用分布式控制结构，结合系统现场控制系统中控制站、现场控制装置以及现场检测装置来实现对运输机电气自动化的有效集中控制内容。具体来讲，系统中还涵盖了服务器装置、现场监控屏显、监控中心、操作员装置以及集中控制器等等。其中集中控制器主要协调中央控制中心及PLC控制系统完成基于TCP/IP协议下的数据通讯及交互共享相关工作任务，这样就能实现对传送带运输机的现场远程控制，可保证在无人操作条件下完成货物运输传送工作，节省大量人力资本。

为了确保数据交互共享工作的有效性与有序性，在具体的PLC控制系统与传送带运输机运行过程中还会考虑到集中控制装置与数据通讯交互距离的计算，一般来说PLC控制系统的有效距离在1200m左右。如果超出1200m，则要通过以太网配合中继器来满足远程数据交互技术过程，实现无限距离数据交互共享。

1.2.3 港口集装箱桥式起重机的PLC系统应用

港口生产体系中对装卸桥非常依赖，所以将装卸桥设置于桥式起重机中非常有利于港口集装箱的快速搬运运输。当然基于工作的重要性，港口集装箱桥式起重机是承担着范围极其广泛的工作内容的，所以它的系统数据交互量极大。为此需要结合PLC所提供的逻辑编程系统助力网络化数据交互过程。PLC系统本身能够为港口集装箱桥式起重机建立完善的控制命令，结合给定信号及状态数据内容实现PLC系统驱动器与起重机系统的有效融合，最终形成一套完善的信息共享系统，满足港口集装箱运输传送工作的高效率要求，达到设备关联控制。

从深层次的技术角度来讲，港口集装箱桥式起重机电气自动化技术应用中还加入了PLC数据驱动、故障自检、数据显示统计等等功能，结合这些功能就能实现对起重机系统驱动故障历史信息数据的有效存储，并结合起重机中的接触器动作次数来计算起重机工作量、吊具的开闭锁次数实际参数等等，实现对系统设备的正常运行维护。再者，PLC系统所提供的CCMS人机友好交流界面也能够及时掌握系统运行状态，再结合港口所提供的桥式起重机光缆转换器来实现信息转接与联动。而在系统远程站方面，PLC系统还会将所收集到的数据进行实时共享，确保系统网络数据的实时传输与应用，这保证了所传输数据的透明化与准确性，以便于技术人员更为精确地控制集装箱桥式起重机系统[1]。

2 案例分析

港口货物搬运控制系统当前多基于PLC可变成逻辑控制器完成，它能保证货物运送的高可靠性，非常有利于编程及设备智能化、自动化控制，大幅度减轻人力物力成本，更能实现对货物搬运的精确定位，这全面提高了港口货物搬运的可操控性与安全性。下文结合实际案例分析在港口货物搬运控制系统中融入PLC控制系统的具体技术应用流程。

总体技术应用方案：

首先要为该港口的货物搬运设计整体的搬运系统控制模型，如图1。

如图1，该港口货物搬运控制系统模型就是基于PLC控制系统构建的，它的搬运机械手会从A点将货物搬起运送到B点位置，这一过程全部交由PLC系统控制。在操作技术方面，主要采用到了传统人工手动操作配合PLC系统自动操作混合方式，机械手在移动过程中会在指定位置触发限位开关，实现系统控制过程。一般来说，要对港口货物搬运控制系统进行控制过程分析与功能要求分析，保证大体明确系统的基本功能控制要求。举例来说，如果是在自动控制环境中，就要对系统实施连续控制，操作自动/手动转换按钮，实现从人工到机械手的功能切换，全程用机械手来控制货物从A到B的搬运周期。具体讲，货物的搬运工作流程应该如下：

按下自动按钮操作机械手移动到触发器失电位置——接触货物——2s计时结束后确认夹紧货物——正转驱动机械手从原点A升起——触发下限位开始移动——走到B点机械手下降——2s计时候松开机械手——机械手触发上限位开关——PLC接收并处理机械手状态信息——机械手调整货物位置精确放置——PLC反转控制机械手继续移动回原位——等待下一轮货物搬运工作

如上就完成了一輪货物搬运系统操作，完成所有指令后PLC将控制机械手回位。如果在手动操作环境中，上述机械手的每一个流程都要进行人工单独操作，从精确控制方面可能不如PLC控制，但港口货物运输应该根据实际要求来选择是否采用人工控制或PLC控制。一般来说，为了保证精确摆放货物，港口货物运输多会采用PLC控制系统实施精确控制，提高港口生产工作效率。再一方面，为了保证在港口的某些特殊场合还能实现人机交替共同控制货物精确搬运，还应该在PLC系统控制程序中设计加入一套双控程序，双控程序实际上是两套独立程度，它们相互嵌套，能够满足港口运输技术人员的自由切换，使用起来更加灵活和人性化[2]。

3 结束语

综上所述，当前在高科技技术引领与指导下，港口生产领域的设备电气自动化技术应用也越来越丰富。人们在探索新技术的同时不断结合原有技术实现技术创新，满足了现代港口建设的自动化、智能化、大型化和人性化要求，提高了港口生产运营效率。

参考文献：

[1]孙全营.港口设备电气自动化技术的应用与探索[J].企业技术开发（学术版），2017（10）：134-135.

[2]马帅，秦涛，马幸福.基于PLC的港口货物搬运控制系统设计[J].机械工程与自动化，2018（1）：171-173.

[3]王泽升.基于PLC控制系统在港口机械的应用分析[J].科技创新与应用，2017（04）：169.

[4]刘超.PLC在港口设备中应用的探讨[J].科技创新与应用，2014（21）：106.

[5]詹建超.可编程控制技术在港口自动化电气系统中的应用研究[J].科技创新与应用，2014（17）：32.