探析PLC 技术在港口电气自动化中的运用

王军超

在经济全球化背景下，港口电气自动化建设以及发展至关重要，其不但关系着港口企业的发展，也关系着国民经济的发展。切实将PLC 技术科学合理地与港口电气自动化进行有机结合，不但可以推动港口电气自动化实现健康稳定的发展，并且能够合理有效地调控劳动强度，不断提升生产效率以及质量，从而为港口企业创造更多的经济效益。

1 PLC技术概述

1.1 概念分析

PLC 主要指的是可编程逻辑控制器，其属于拥有微处理器的一种能够用来开展自动化控制的相应数字运算控制器，能够将控制指令有效载入内存开展存储以及执行工作，其一般由CPU、数据内存以及输入输出接口还有电源等多个功能单元组成。对于早期的PLC 来讲，一般只有逻辑控制功能，因此才会被称之为可编辑逻辑控制器，在经过持续发展和优化之后，陆续具备了逻辑控制功能、时序控制功能、模拟控制功能以及多机通信等一系列功能，所以现阶段又可以称之为“可编程控制器”。现阶段在工业当中采用的PLC 基本上已经可以与一台紧凑型电脑主机相媲美，并且被广泛应用于一系列工业控制领域。PLC 的出现为人类社会的发展产生了重要的推动作用。

目前来看PLC 接下来的发展趋势将会朝着三个主要方向发展：一是网络化技术发展，二是高性能以及小型化方向发展。三是简易化方向发展。例如：对于高性能以及小型化发展来讲，现阶段的PLC 功能开始越发丰富，同时体积不断缩小，如由三菱研发的“FX-1s”系列PLC，当中最小的机种，实际体积达到了60mm×90mm×75mm，基本上与一个继电器大小同等，但是其却拥有着高速计数、斜坡以及交替输出等诸多能力。

1.2 基本原理

PLC 在工业领域中的工作原理一般主要分为三个流程：一是输入采样，二是用户程序执行，三是输出刷新。也就是先输入数据信息，借助可编程控制器对输入的数据开展扫描以及读取工作，再将这些数据有效存储相应的I/O 的映像区，在有效完成第一步处理工作后，便可以开展下一步操作。在输入的脉冲切实改变了初始输入状态或者是数据时，应该保证输入的脉冲信号方面的实际宽度要明显大于一个扫描周期，否则便非常有可能出现输入的数据信息难以做出有效读取的问题。在开展用户程序执行时，通常PLC 的扫描顺序应该按照从上到下这一顺序来开展，也就是常说的“梯形图顺序”。对于程序来讲，在实际开展扫描操作时，应该依照从左到右以及从上到下的原则开展扫描工作，同时结合扫描的顺序开展逻辑运算，此操作直至运算完成，此时PLC 能够依照得出的结果开展科学合理的判断。对于输出刷新来讲，在上述两个过程中，需要切实依照相应的顺序开展实施，此时可编程控制器能够结合输出刷新过程开展最后输出，对于这一阶段而言属于一个关键内容，其可以将刷新之后的数据有效存储到相应的电路当中。

2 港口电气自动化当中应用PLC的优势分析

对于PLC 而言，其具备着多种功能，将其应用于港口电气自动化当中，可以呈现出以下几种优势：

一是，PLC 技术实际操作相对较为简单便捷，与一些其他编程相比，操作人员容易在短时间内了解和掌握其技术要点，并且开展相关操作，所以其实用性以及可操作性非常强。

二是，相对于其他技术来讲，PLC 技术本身具备着更多的功能，所以可以保证在实际运用此项技术时，港口企业仅需花费较少的资金便能够实现价值的最大化，从而突显出了此项技术相对较高的性价比。

三是，对于PLC 技术来讲，其在模块化以及标准化方面的技术性突破，还可以确保相关工作人员在开展操作的过程中，有效结合不同电气设备的一系列差异性需求开展科学合理的模块组合，这样便可以达到不同的处理目的。

四是，现阶段的PLC 技术在实际编程过程中，一般都是将图像作为主要的呈现手段，借助这种方式可以在快速处理各类信息的过程中，让相关操作人员及时有效地读懂相关信息。除此之外，PLC 技术能够与网络通信技术进行有机结合，从而实现信息方面的交互以及资源共享，以解决港口以往设备信息资源过于封闭的问题，还可以显著提高机械设备的实际应用效果。

3 PLC技术在港口电气自动化当中的应用研究

现阶段港口电气自动化领域中对PLC 技术有着较为广泛的应用，由于此项技术具备着操作简便以及可以快速编程等优势，所以其在港口电气自动化当中能够应用的功能类性非常多。目前来看，此项技术在港口生产当中的很多电气设备中都有所应用，例如：一是堆取料机，二是卸船机，三是传送带运输机等等，显著提高了港口设备生产质量以及生产效率。文章便针对这三个方面来对PLC 技术的应用做出研究，同时结合案例针对此项技术在港口货物搬运控制方面的应用做出探讨。

3.1 港口堆取料机

在港口堆取料机当中应用PLC 控制系统能够有效提升堆取料机工作质量以及效率，确保整个操作能够满足相关标准和要求。其具体应用策略如下：

首先，驱动控制程序。借助驱动控制程序，能够为一是电机的驱动，二是斗轮升降，三是传送带驱动，四是回旋驱动，五是电缆卷筒驱动等有效提供较强的便捷性。对于上述这些驱动功能来讲，还能够发挥出一定的双重保护作用，相关机械操作人员能够借助驱动程序，来对机械实际运行速度以及悬臂架的回转角度等做出满足要求的有效控制，同时还可以有效控制物料的运输方向和相应的运输速度。如果遇到部分紧急情况，还可以及时采取相关措施进行控制，避免堆取料机出现事故问题。

其次，位置信号检测程序控制。借助PLC 控制系统以及电压传感器当中的编程终端两者之间的互相作用，可以将一切通信技术充分展现出来，这样可以保证对机械信号以及仪表指示等做出实时有效的监控。除此之外，还能够借助一是可编程终端，二是堆取料机执行信号以及报警信号，三是有关数据等，有效进入到相应的可编程终端系统，借助这一操作可以实时有效地监控堆取料机的具体运行状态，能够为堆取料机正常运转有效提供保障。

最后，堆取料程序控制。一是先确保大车行进到相应的预定堆料位置，然后让悬臂架的角度能够处于一个正常的堆料范围内，在此基础上开启堆料程序，如果物料堆积达到了相应高度，需要调整大车位置，过程中确保悬臂架方面的角度正常，然后在一系列操作以及调整完毕后，再开展相应的细致操作，这样可以确保堆取料机当中给的PLC 控制作业可以稳定开展。二是，在开展取料操作时，需要先确保大车已经准确到达指定的相应取料位置，再依照相关正确操作，合理控制取料皮带的具体速度以及悬臂架角度，在此基础上依照正确的环节开展控制工作。

3.2 港口卸船机

PLC 控制技术在港口卸船机当中的应用原理如下：

（1）借助分布于卸船机当中的各处传感器，来有效地对卸船机的实际运行状态开展监测工作，同时结合输入PLC 当中的一系列信号，借助PLC 当中的程序开展运算判断，以此来控制卸船机开展相应的变频操作。

（2）卸船机变频控制当中具体应用的PLC 不但可以完成卸船机自身实际运行状态的检测工作，以此来实现卸船机方面的自动变频控制，同时还能够接收上位机传输过来的一系列控制指令，从而有效完成对卸船机方面的变频控制。

（3）对于卸船机来讲，应用的PLC 系统其程序方面的编制主要采用模块化的方式进行编制，具体可以分为按钮处理模块、故障报警模块还有通信模块以及PID 控制模块，依靠这四个模块，有效完成卸船机变频驱动控制程序方面的编制。除此之外卸船机当中的PLC 需要与各变频器之间借助PROFIBUS 这一总线协议开展通信连接，如此才能够完成PLC 变频控制系统彼此之间的有效通信。

3.3 传送带运输机

在港口生产运营过程中，离不开传送带运输机的支撑，在科技发展进步的背景下，现代港口都希望能够在传送带运输设备当中有效应用电气自动化技术，这使得PLC 控制系统得到了应用和发挥空间。通常情况下，对于应用了PLC 控制系统的相应运输机来讲，需要打造一个分布式控制结构，需要结合一是现场控制系统当中的相应控制站，二是现场控制装置，三是现场检测装置等，来达到对运输机电气自动化方面的有效集中控制。对于这一系统而言，主要还包括以下几个方面：一是服务器装置，二是现场监控屏显，三是监控中心，四是操作员装置，五是集中控制器等。对于集中控制器来讲，其主要负责协调PLC 控制系统还有中央控制中心，促使两者完成基于TCP 或者是IP 协议下的一系列数据通讯工作以及涉及到的交互共享等相应任务，如此便可以达到对传送带运输机进行现场远程控制的目的，能够确保在无人操作的情况下，自动完成各类货物的有效运输和传送，可以显著节省大量人力以及物力成本。

除此之外，为了促使数据信息交互共享工作拥有良好的有序性以及有效性，相应的PLC 控制系统以及运输机在实际运行过程中，还应该充分考虑到集中控制装置实际与相应数据通讯交互之间的距离，通常情况下，PLC 控制系统的一个保守有效距离大约为1200m。在实际运用过程中，如果超出了这个范围，需要借助以太网配合中继器来有效满足远程数据交互方面的技术要求，这样能够达到无限距离数据交互以及共享的目的。

3.4 货物搬运控制系统

现阶段港口方面的货物搬运控制系统，一般都是借助PLC来实现的，其可以确保货物实际运送方面的可靠性，并且有助于编程还有设备方面的智能化以及自动化控制，可以显著降低人力以及物力成本，同时还可以实现对各类货物搬运方面的精准定位，这使得港口货物搬运工作的安全性以及可操控性得到了明显提升。所以有必要结合实例探讨PLC 技术在货物搬运控制系统的实际运用模式。具体如下：

图1 所示为国内某港口设计的货物搬运控制系统模型，对于这一模型来讲，主要便是基于PLC 控制系统所打造的，该模型当中的搬运机械手能够从A 点有效地将货物搬起并且运送到指定的地点B，对于这一过程来讲全部都是由PLC 系统进行控制完成的。针对具体操作技术而言，该模型主要借助了以往较为传统的人工手动操作外加PLC 系统方面的自动操作，属于一种混合操作模式，机械手在实际移动时，能够在指定位置有效出触发相应的限位开关，以此来达到系统控制整个过程的目的。通常情况下，整个控制系统的运行，必须要对控制过程以及功能要求做出仔细的分析，要能够在大体上明确系统的一系列基本功能控制需求。例如：如果想要处于一种完全自动控制的状态，便需要对系统进行连续控制，此时可以通过操作“自动/手动”的相应转换按钮，来达到从人工向着机械手方面的功能转换目的，以此来全程借助机械手控制各类货物从A 向着B 的搬运周期。其实际货物搬运功流程大体如下：

图1 国内某港口货物搬运控制系统设计模型

（1）按下自动按钮促使机械手自动移动到相应的触发器失电位置。

（2）接触货物。

（3）2s 计时完成后自动确认并且夹紧货物。

（4）正转驱动机械手促使其从原点A 有效升起。

（5）触发下限位进行移动。

（6）移动到B 点，机械手自动下降。

（7）经过2s 计时之后自动松开机械手。

（8）机械手此时可以触发上限位开关。

（9）PLC 系统接收同时处理机械手实际状态信息。

（10）机械手自动调整货物位置然后精准放置。

（11）PLC 系统反转控制促使机械手继续移动并且回到原位。

（12）等待开展下一轮货物搬运。

上述内容便是自动操作条件下的整个货物搬运系统操作的具体流程，当所有指令全部完成之后，PLC 系统能够控制机械手自动回位。

对于想要处于手动操作状态来讲，上述机械手开展的每一个流程全部都需要实施人工单独操作，如果单从精确控制方面来看，也许并不如PLC 控制，这就需要港口方面结合自身实际需求来合理选择究竟采取人工控制还是PLC 控制。通常情况下，为了确保各类货物能够精准摆放，大多数港口的货物运输一般都需要借助PLC 控制系统来开展精确控制，这样可以提高港口生产效率以及实际工作质量。除此之外，为了确保在一些较为特殊的场合可以有效实现人机交替或者是共同控制货物方面的精确搬运，还有必要在PLC 系统控制程序内部有效嵌入一套双控程序，对于双控程序来讲，主要指的是两套相对独立的程序，两者互相嵌套，可以切实满足港口货物运输方面的人工、自动或者是“人工+自动”模式的自由切换，这样可以促使整个港口货物运输方面具备更好的灵活性以及人性化特点。

4 结语

综上所述，随着经济社会以及科学技术的不断发展，我国港口领域当中的电气自动化将会持续升级和优化，这其中离不开PLC 技术的有效运用。为确保港口电气自动化当中能够合理应用PLC 技术，文章针对PLC 技术做出了简要分析，同时探讨了其在港口电气自动化当中的运用优势，并基于此研究了PLC技术在港口电器自动化的具体应用策略，以此来提高港口生产运行质量以及效率，推动港口不断向好发展