淺析可編程控制器在港口起重設(shè)備中的運(yùn)用

摘 要：起重設(shè)備在港口作業(yè)中起到關(guān)鍵性作用，是裝卸作業(yè)實(shí)施的核心設(shè)備，其運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性，決定了整個(gè)港口裝卸作業(yè)效率。為提高其中設(shè)備運(yùn)行綜合效率，將可編程控制器應(yīng)用到其中，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過對(duì)通信技術(shù)、控制技術(shù)以及起重專業(yè)技術(shù)的有效融合，來提高起重設(shè)備控制靈活性和可靠性，減少運(yùn)行故障的發(fā)生，達(dá)到提高作業(yè)效率的目的。文章對(duì)可編程控制器在港口起重設(shè)備中的應(yīng)用方法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；港口作業(yè)；起重設(shè)備

想要將可編程控制器有效應(yīng)用到港口起重設(shè)備中，需要確定其特點(diǎn)，基于實(shí)際作業(yè)對(duì)起重設(shè)備性能的要求，提前明確應(yīng)用方向與要點(diǎn)，有目的性的進(jìn)行研究。通過對(duì)可編程控制器應(yīng)用技術(shù)的研究，爭(zhēng)取進(jìn)一步提高起重設(shè)備運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性，使得設(shè)備控制更為靈活，通過準(zhǔn)確控制來完成難度更高的作業(yè)，促使港口起重設(shè)備向自動(dòng)化與電氣化方向發(fā)展。

1 可編程控制器特點(diǎn)分析

可編程控制器主要包括電源、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、CPU、通訊單元以及輸入和輸出模塊等幾部分組成。因?yàn)槠放撇煌?，編程方面存在較大的差異，將其應(yīng)用到港口起重設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，需要設(shè)計(jì)師從實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合以往自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，來選擇最為合適的品牌。任何品牌的可編程控制器，其編程軟件基本均可以在WIN98或WIN2000環(huán)境下工作，軟件運(yùn)行均為菜單提示方法，根據(jù)菜單提示，來完成各項(xiàng)編程任務(wù)，并且可以根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行編輯、修改等，以及在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下對(duì)強(qiáng)制程序內(nèi)部分故障點(diǎn)進(jìn)行處理[1]。常見的可編程控制器編程軟件均可以通過一個(gè)主程序來對(duì)其他子程序進(jìn)行調(diào)用，通過語句表和梯形圖進(jìn)行編程，還可以對(duì)各種進(jìn)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換和運(yùn)算。同時(shí)，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高速計(jì)數(shù)器各種位數(shù)的整數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算。還能夠及時(shí)檢測(cè)和顯示代碼與故障名稱，提高編程效果。

2 可編程控制器在港口起重設(shè)備應(yīng)用方向

2.1 起升部分控制監(jiān)測(cè)

利用可編程控制器來對(duì)起重機(jī)起升高度、速度以及重量進(jìn)行控制，同時(shí)還可以對(duì)起重機(jī)各部位提供加減速、過橫梁保護(hù)、超速保護(hù)、超重保護(hù)等安全保障，提高起重機(jī)運(yùn)行安全性。即通過輸入旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)字信號(hào)，對(duì)起升位置、速度等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過重量傳感器輸入4-20MA模擬量信號(hào)對(duì)重量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最后利用PLC和變頻器通訊來完成司機(jī)的所有操作指令，完成各項(xiàng)操作作業(yè)[2]。

2.2 小車部位控制監(jiān)測(cè)

與起升部位一樣，小車在整個(gè)起重設(shè)備工作中，需要高頻率作業(yè)，利用可編程控制器對(duì)其進(jìn)行控制，能夠提高其動(dòng)作的準(zhǔn)確性、安全性與快速性，對(duì)提高作業(yè)精確性具有重要意義。即利用可編程控制器與龐大縝密的程序來應(yīng)對(duì)各種工況，驅(qū)動(dòng)小車前后行駛、計(jì)算運(yùn)行位置、加減速運(yùn)行、前后橫梁保護(hù)、前后極限位置保護(hù)以及俯仰機(jī)構(gòu)互鎖等，滿足集裝箱快速運(yùn)輸工況作業(yè)需求[3]。

2.3 俯仰部分控制監(jiān)測(cè)

通過可編程控制器來對(duì)起重機(jī)俯仰機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度、位置、加減速以及上升/下降位置等信息，通過計(jì)算后發(fā)出命令完成自動(dòng)掛鉤與脫鉤作業(yè)，提高作業(yè)綜合效率。同時(shí)還可以通過旋轉(zhuǎn)編碼器輸入信號(hào)，對(duì)俯仰機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度、角度等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)超保護(hù)。并通過程序來對(duì)俯仰機(jī)構(gòu)電磁閥進(jìn)行控制，提高運(yùn)行作業(yè)的安全性。

2.4 大車部分控制監(jiān)測(cè)

大車結(jié)構(gòu)為起重機(jī)在軌道上行駛的機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)完成集裝箱船在不同位置作業(yè)要求。應(yīng)用可編程控制器來對(duì)其作業(yè)過程進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)打車機(jī)構(gòu)行駛電機(jī)，由電機(jī)來帶動(dòng)大車輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，促使大車機(jī)構(gòu)的有效移動(dòng)。同時(shí)，還可以通過電機(jī)上旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)大車機(jī)構(gòu)電機(jī)速度進(jìn)行監(jiān)控，以及通過機(jī)械間限位與紅外線探頭來實(shí)現(xiàn)大車左右行的極限位置保護(hù)，和起重機(jī)與船桅桿間的防撞保護(hù)。另外，對(duì)于港口起重設(shè)備來說，大車卷纜線張進(jìn)度的控制，主要是通過電機(jī)上磁制聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)的，并通過限位開關(guān)來對(duì)電纜張進(jìn)度進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于港口起重大車機(jī)構(gòu)來說，一般都是在程序內(nèi)設(shè)定好制動(dòng)要求，然后對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行精確控制，保證可以有效實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器夾軌操作與電機(jī)制動(dòng)。

3 門座起重機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 門座起重機(jī)控制系統(tǒng)

門座起重機(jī)控制系統(tǒng)主要可分為機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)兩部分，想要提高控制效果，需要保證機(jī)械與電氣兩部分具有較高的協(xié)調(diào)性。其中，機(jī)械系統(tǒng)包括起升機(jī)構(gòu)、大車行走機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、門架、變幅機(jī)構(gòu)、配重、軌道等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜性比較大，且自重大，后期調(diào)整難度高，但是運(yùn)行精度要求嚴(yán)格，需要對(duì)各部分進(jìn)行精確控制[4]。電氣系統(tǒng)即對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，保證可以有序安全運(yùn)行，有機(jī)械系統(tǒng)相比，電氣系統(tǒng)軟件編程具有更高的靈活性，在不改變硬件基礎(chǔ)上達(dá)到控制目的，可以有效彌補(bǔ)機(jī)械系統(tǒng)存在的不足。

3.2 分布式控制系統(tǒng)

3.2.1 硬件系統(tǒng)

基于門座起重機(jī)控制系統(tǒng)特點(diǎn)，存在較多數(shù)量的控制對(duì)象，包括接觸器、斷路器、變頻器、繼電器等，為降低控制柜復(fù)雜度，可以適當(dāng)增加控制數(shù)量，如PLC配電保護(hù)柜、變幅控制柜、起升控制柜、旋轉(zhuǎn)控制柜以及行走控制柜。將CPU主機(jī)架設(shè)在PLC配電保護(hù)柜內(nèi)，來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配電保護(hù)，其還要在其他各控制柜內(nèi)均設(shè)置一個(gè)機(jī)架，來用于相應(yīng)機(jī)構(gòu)的控制。司機(jī)在司機(jī)室內(nèi)可以對(duì)聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的操縱桿和按鈕對(duì)門座起重機(jī)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效控制，并且為減少司機(jī)室內(nèi)連接線數(shù)量，還需要在內(nèi)部擴(kuò)展一個(gè)機(jī)架，用于各類信號(hào)的輸出與輸入。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)體系

將開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為依據(jù)，共分為控制層、信息層、設(shè)備層三部分。利用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，來對(duì)計(jì)算機(jī)各PLC站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，達(dá)到數(shù)據(jù)匯總和遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)控效果。中間層主要應(yīng)用控制器網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)各PLC間以及PLC與計(jì)算機(jī)間數(shù)據(jù)的交換和控制。底層設(shè)備主要應(yīng)用CompoBus/D或CompoNet網(wǎng)絡(luò)，可以將現(xiàn)場(chǎng)各類設(shè)備直接與PLC控制器有效連接，對(duì)不同廠商、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，以及配置和監(jiān)視。

3.2.3 總線網(wǎng)絡(luò)

通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器、光電開關(guān)、測(cè)量?jī)x器等智能設(shè)備與控制器間的有效連接，還可以對(duì)I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程采集，達(dá)到集中控制目的。以CompoBus/D總線網(wǎng)絡(luò)為例，可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)內(nèi)遠(yuǎn)距離設(shè)備的有效連接，且在實(shí)際應(yīng)用中具有成本低、效率高特點(diǎn)，并且hi愛可以支持多種通信方式，應(yīng)用操作靈活性更強(qiáng)。要求具有遠(yuǎn)程I/O通信功能和信息服務(wù)功能，即在主站可以對(duì)所有從站I/O信息進(jìn)行有效讀取，實(shí)現(xiàn)對(duì)I/O遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4 結(jié)束語

將可編程控制器應(yīng)用到港口起重設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要基于起重設(shè)備運(yùn)行原理，確定應(yīng)用方向和技術(shù)要點(diǎn)，以滿足實(shí)際作業(yè)需求為目的，做好設(shè)計(jì)方案編制，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口起重設(shè)備各機(jī)構(gòu)的有效控制。

參考文獻(xiàn)

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[2]張勇.港口起重機(jī)PLC與變頻控制技術(shù)的應(yīng)用[D].華南理工大學(xué)，2013.

[3]張學(xué)偉.PLC與變頻技術(shù)在港口起重機(jī)械中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，09：298.

[4]詹建超.可編程控制技術(shù)在港口自動(dòng)化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，17：32.

作者簡(jiǎn)介：楊振（1986，5-），男，河北唐山人，學(xué)歷：大專，研究方向：電氣維修。