港口设备电气自动化技术的应用与探索

陈均忠，丛海利，邓海龙，闫相文，张志群

（青岛港董家口矿石码头有限公司，山东青岛 266400）

0 引言

在国家相关政策的大力支持下，自动化技术得到了快速发展，将其合理应用到端口终端设计中，能够保障设备的稳定运行状态，对于港口设备优化产生积极作用。长期以来港口贸易就是推动我国经济发展的重要力量，尤其是在全球化经济快速发展背景下，近年来港口吞吐量呈现出了急剧增长态势。将自动化技术运用于港口设备，不仅是推动贸易发展的重要举措，也能积极促进科技的发展。其中，PLC 就是一项重要内容，对于减少工作人员的工作压力、提升机械设备运行效率起到积极作用。因其自身所独有的特性，已经成为港口设备优化的主要手段。

1 PLC 发展历程

结合对现阶段的调查和研究可以发现，港口电气自动化技术主要有交流变频化、无线数据通信、数字化调速动系统等类型，不同类型产品的特点不同。在应用过程中需要结合具体工作需求，来选择合适的类型，使其有效发挥积极作用。在上述自动化技术中，变频调速技术需以连续装卸机械和全变频技术作为基础，否则便无法有效运用。当前阶段该技术因其自身的独特性，已经在现代化港口交易过程中得到了充分应用和发展。近年来，在国家相关研究的支持之下，PLC 技术效果得到了大幅提升，其数据输入和输出与传统方式有着明显区别，表现为模拟化和数字化的特点，这在一定程度上提升了机械设备控制的精准度和设备运行效率。另外，数字化方式在一定程度上减少了相关工作人员的工作压力，提升了港口贸易经济效益。PLC 技术不仅拥有较为丰富和系统性的功能，还有着较为突出的操作便捷性，其成本投入较低而最终获得的经济效益较大，在现代化经济发展中有重要作用。

2 港口设备电气自动化技术的应用

2.1 在港口堆取料机的应用

现阶段在港口装卸工作中，堆取料机是应用较为广泛的一种高效化机械设备。不过由于其仍处在初期研究阶段，并未在社会层面得到深度应用，在一部分港口中还仍然采取人工控制或半自动化控制的方式。这种装卸方式工作效率低、稳定性不强、准确率不高，对相关工作的开展有诸多影响。将堆取料机运用于港口装卸工作中，不仅可以进一步提升工作效率，还能有效避免传统工作方式误差较大的问题。

在社会经济快速发展背景之下，料场吞吐量也呈现出明显增长的态势，当前堆取料机一般用于港口、码头、冶金、水泥、钢铁厂等散料储料场的堆取作业。其中，斗轮堆取料机作为其的核心式设备，在此过程中发挥了重要作用。港口装卸工作效率在很大程度上受到堆取料机生产力的影响，为此未来相关工作人员要对此给予足够重视度，根据现阶段所存在的各种问题进行针对性解决，进一步提升其工作效率。自动化控制技术在堆取料机的应用，既能达到应有的使用目的，也有利于降低劳动成本。

2.2 港口胶带运输机的应用

在港口设备运行过程中，港口胶带运输机主要是承担着监控港口系统运行状况的任务，对于港口工作顺利开展有重要作用，当前其正明显地向PLC 方向发展。在此过程中，如果能够充分发挥PLC 集中控制系统的积极作用，将其作为运输机的基础，就能实现工业电视系统和调度电话系统的有效融合，从而使监督更为全面化和系统化，在网络化方面也表现出较为明显的优势。为有效发挥出胶带运输机的作用，还需要充分发挥PLC 的关键作用，其对于运输生产效率的提升有较大影响。这也能在一定程度上降低胶带运输机的故障率，确保港口运输工作稳定运行的状态。其中还涉及到分布式控制结构，该结构主要用于全口皮带运输机的电气自动化系统。当前该结构已经发挥了积极作用，基本上实现了对现场全面化和集中化的控制。

整个现场控制系统中还包括一些控制站、检测装置和现场控制装置等内容，而集中系统主要包括服务器设备、站点密匙和操作员设备等内容。在运行过程中，主要是TCP/IP 协议的支持之下，整个设备由中央控制器进行集中化控制，借助以太网技术实现现场控制站和数据站之间的交流、信息交互。

2.3 港口门座式起重机的应用

港口开展贸易交流活动时，货物运输、装卸是一项极为重要的内容。同时，这也是港口取得经济效益的重要环节，对其发展水平也会产生一定影响。在现代化贸易快速发展背景下，港口每日吞吐量呈现出了急剧增长态势。在传统货物运输和装卸工作中，主要是依靠人工力量。这虽然能在规定时间之内完成既定工作任务，但因为主观因素的影响，会涉及到诸多不确定因素，进而影响到工作的开展。另外，在吞吐量增大背景下，工作人员工作压力加大，经常会出现工作超负荷问题。如果能将自动化技术应用到货物装卸和运输过程中，便可以在一定程度上缓解工作人员工作压力，提升港口贸易经济效益。

例如，可以借助电气自动化技术优势对港口门座式起重机性能进行优化和升级，不断提升起重机运行效率和稳定性和安全性，减少不必要的安全事故发生。在对其改造工作中，主要是以CAD（Computer-Aided Design，计算机辅助设计）图纸作为依据，利用Solidworks 软件对其运行结构进行3D 建模处理。借助ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，机械系统动力学自动分析）软件，将前期的模型导入到其中。在完成上述工作内容之后，还要对其的动力学及作用进行分析。利用ADAMS 软件和Simulink 软件进行联合仿真，根据门座式起重机的运行特点建立防摇控制的多种数学模型，并逐一进行分析，最终筛选出适合其的防摇模型。接着，同样是以提高门座式起重机自动化的运行平稳、操作精确为目标，将改造后的门座式起重机用于港口运输工作，可以在一定程度上解决传统工作中的效率较低、时间成本消耗过大等问题，创造更大的经济效益。

2.4 PLC 技术与变频技术的融合

在港口贸易过程中还要用到起重机，起重机也已经向电气化方向发展。将PLC 技术和变频技术有效融合，可以提升起重机的自动化效率，目前主要是以数字化技术作为基础条件对变频操作模块进行操作和实践。在具体运行过程中，还需要运用数字矢量技术来提升起重机的运行效率。调节起重机负载时还可以借助变频技术，在提升软件设计科学性能的同时更好地控制变频操作，有效控制矢量。在此过程中，如果发现设备运行参数中出现了不合理的问题，就能对其进行有效调整。其中，应用效果最为明显的就是PLC 技术在起重机中的应用。在负载过程中借助变频器可以有效融合PLC 技术和变频技术彰显优势。目前，该技术已经得到广泛应用，并取得了良好效果。例如，某港口的门式起重机，将F7 变频交流调速系统和其进行融合，实现了全数字化的矢量控制，而增量式脉冲编码器能够为设备稳定性、安全性运转创造良好条件。在具体运行过程中，如果PLC 中被输入变频信号，其可以借助到变频器作用有效控制速度。在完成上述工作内容之后，还需要将相关信息和数据在运算模块进行展示，这些检测到的数据能被有效保存在数据库，如果后续工作中有任何工作需求就可以对其进行及时、有效读取，为相关工作的顺利开展奠定基础。

3 结束语

在科学技术不断发展的背景下，电气自动化技术和港口贸易发展的充分融合会进一步提升港口贸易水平，这不仅能在一定程度上提升港口设备的运行效率，对于其安全性、稳定性工作开展也能产生积极作用。针对目前港口贸易发展的变化，相关工作人员需要不断加大研究力度，及时、针对性地解决出现的各种问题，从而更好地推动港口贸易迅速发展，为提高港口经济发展水平奠定良好的基础。