港口設備電氣自動化技術(shù)的應用與探索

鄭聲偉

摘 要：沿海港口的經(jīng)濟發(fā)展狀況與我國整體經(jīng)濟水平有著密切的關(guān)系，在現(xiàn)階段進出口貿(mào)易逐漸增加的情況下，對港口當中設施設備的運行質(zhì)量提出了更為嚴苛的要求。電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，為港口的設備性能提供了源源不斷的活力，是港口設施設備在技術(shù)層面發(fā)展的關(guān)鍵因素。在本文當中筆者將充分運用自身的技術(shù)水平，結(jié)合工作實際情況，對港口設備電氣自動化技術(shù)的應用進行詳細的論述分析。

關(guān)鍵詞：港口設備 電氣自動化 應用

在港口設施設備的控制終端應用電氣自動化技術(shù)，對設施設備運行效率的提升有著重要的作用，并且能夠在根源上提升港口設施設備的性能，是我國未來港口建設與發(fā)展的重要技術(shù)舉措。通過電氣自動化技術(shù)的合理運用，能夠使港口的吞吐量明顯增加，使港口貿(mào)易工作更加具有效率，最終實現(xiàn)港口貿(mào)易的智能化與自動化發(fā)展。目前，應用最為廣泛的港口電氣自動化控制設備為PLC邏輯控制器。該類型控制器的運行效率較為穩(wěn)定，操作相對便捷，是港口設備電氣自動化技術(shù)發(fā)展的核心部件。在下文中筆者將以此為基礎(chǔ)進行展開論述。

1.港口電氣自動化技術(shù)的發(fā)展狀況

從目前的發(fā)展現(xiàn)狀上來看，我國的港口電氣自動化技術(shù)雖然在改革開放之后得到了很大程度上的發(fā)展，但是與國外的一些發(fā)達國家相比還是存在著一定的差距，其中最為明顯的差距就是自動化控制能力。國外發(fā)達國家在港口電氣自動化建設工作中，其核心技術(shù)主要有以下幾種，分別是：數(shù)字型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)、交流變頻系統(tǒng)、自動化流程控制系統(tǒng)、自動化調(diào)度管理系統(tǒng)以及無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)當中的核心技術(shù)原理為變頻調(diào)速技術(shù)，該技術(shù)是以20世紀70年代中期所研發(fā)出的全變頻技術(shù)為基礎(chǔ)，通過不斷的革新而形成的一種性能卓越的控制技術(shù)。在該項技術(shù)的推動作用下，可編程邏輯控制器——PLC也得到了快速的發(fā)揮發(fā)展，在很大程度上提升了電氣自動化技術(shù)當中變頻控制的效率。PLC邏輯控制器以數(shù)字化信號為基礎(chǔ)，通過模擬的方式使數(shù)據(jù)在保證完好的前提下，以最快的速度輸入和輸出。從目前的發(fā)展狀況上來看，PLC邏輯控制器的研發(fā)依然有著非常大的提升空間，通過該控制器的使用，能夠從根源上減少港口現(xiàn)場工作人員工作任務量，提升工作效率，使港口當中的貿(mào)易量得到實質(zhì)性的提升。

2.PLC邏輯控制器的具體工作原理

從工作流程上來看，PLC的工作流程主要包括以下幾個部分，分別是輸入采集、程序執(zhí)行以及輸出優(yōu)化。輸入采集的環(huán)節(jié)以數(shù)據(jù)的完整輸入為基礎(chǔ)，通過PLC設備當中所嵌入的數(shù)據(jù)掃描模塊和讀取模塊來完成，在采集工作完成之后，將所采集到的數(shù)據(jù)儲存在控制器當中I/O映像區(qū)當中。在工作過程中，如果輸入狀態(tài)為初始狀態(tài)，脈沖信號的寬度就需要適當增大，應當大于控制器的掃描周期，脈沖信號寬度不足會造成數(shù)據(jù)信息的讀取失敗。在程序執(zhí)行的環(huán)節(jié)當中，PLC的掃描順序可以視為一個梯形，也就是從上到下的一種掃描順序，以這種掃描順序為基礎(chǔ)，PLC當中邏輯運算的效率會得到很大程度上的提升。運算結(jié)果是PLC進行決策判斷的最重要依據(jù)，因此數(shù)據(jù)的掃描在PLC的整體工作流程當中占據(jù)著重要的地位。最后的輸出刷新流程是按照一定的順序在輸入采集和程序執(zhí)行的過程中進行，進而在計算機當中對存儲數(shù)據(jù)進行更新處理。

3.基于PLC的電氣自動化技術(shù)在港口設備當中的具體應用

3.1在客滾升降橋當中的應用

港口當中的裝卸設備是港口當中PLC電氣自動化技術(shù)應用最為廣泛的設施設備，由于裝卸設備的體積龐大，通過傳統(tǒng)的機械手段非常難控制，通過電氣自動化技術(shù)能夠?qū)@些設備進行精準的控制，同時還能夠解決港口設施設備控制當中一些頑固性問題。在這里我們以港口當中最常見的一種裝卸設備——客滾升降橋為例，對其中PLC電氣自動化技術(shù)的應用進行詳細分析。

從電氣自動化控制下客滾升降橋的運行原理來看，總電源需要經(jīng)過碼頭當中的電網(wǎng)，之后流經(jīng)電纜卷筒中心的花環(huán)，之后在傳遞到機房配電柜當中的自動空氣斷路器當中，最后通過隔離開關(guān)將電能傳遞到各個運行機構(gòu)當中。整個控制電路由PLC可編程控制設備和變頻設備所共同構(gòu)成。從控制原理上來看，PLC可編程控制器可以向設備傳達動作指令，例如上升、下降等。PLC可編程控制器向輸出模塊當中的中間繼電器進行信號輸入，進而利用中間繼電器對客滾升降橋的上升、下降等動作進行直接的控制。同時，PLC可編程控制器還可以對客滾升降橋進行全方位的保護，例如向客滾升降橋當中傳達超限、過流、過壓以及聯(lián)饋等保護性信號，保證裝船機在安全的狀態(tài)下運行。

3.2在膠帶運輸機當中的應用

在以往的電氣自動化控制系統(tǒng)當中，膠帶運輸機當中的控制系統(tǒng)為分布式的控制結(jié)構(gòu)。從整個控制系統(tǒng)的構(gòu)成來看，該控制系統(tǒng)由控制站點、現(xiàn)場控制設施和現(xiàn)場檢測設施所共同組成。這種方式雖然也能夠?qū)δz帶機的工作狀態(tài)進行全面而細致的控制，但是由于各個控制模塊之間相對較為分散，一旦其中的某個控制模塊出現(xiàn)問題，很有可能會導致整個控制系統(tǒng)的癱瘓。另外由于分散式控制結(jié)構(gòu)當中所涉及的元件較多，在維修工作當中存在著一定的難度。以PLC為基礎(chǔ)的膠帶運輸機控制系統(tǒng)，充分實現(xiàn)了系統(tǒng)的集成化管理，整個控制系統(tǒng)全部在監(jiān)控中心當中運行，監(jiān)控中心內(nèi)部包含監(jiān)控服務器、監(jiān)控屏幕以及監(jiān)控人員，當設備出現(xiàn)異常工作狀態(tài)時，工作人員能夠?qū)δz帶運輸機的異常工作狀態(tài)進行快速響應，進而對其進行優(yōu)化調(diào)整。這種PLC控制系統(tǒng)以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，通過以太網(wǎng)來完成控制指令的傳達。以太網(wǎng)是目前傳輸速率最快的方式，但是受到距離的影響較大，如果控制中心與設備之間的距離過遠的話，會給控制信號的傳輸帶來一定的阻礙，因此現(xiàn)場技術(shù)人員在實際工作中要對集中控制裝置和數(shù)據(jù)交互與通信之間的距離進行控制。如果受到現(xiàn)場條件的限制，控制中心的傳輸距離大于1100m時，需要在控制系統(tǒng)當中加入中繼器，這樣才能夠充分提升數(shù)據(jù)交互工作的時效性，對設施設備進行精準的控制。

3.3在集裝箱橋式起重機當中的應用

港口當中的集裝箱橋式起重機的設備分布相對來說較為廣泛，系統(tǒng)當中的數(shù)據(jù)交互性較強，因此在PLC控制系統(tǒng)的搭建過程中也要對其進行網(wǎng)絡化的處理。使PLC控制器與橋式起重機的系統(tǒng)驅(qū)動器之間形成一種信息共享機制，從而提升設備關(guān)聯(lián)控制的效率。

PLC控制器在橋式起重機當中的應用價值主要是故障排除的及時性。當橋式起重機發(fā)生故障時，PLC的數(shù)據(jù)以及驅(qū)動器內(nèi)部會出現(xiàn)相應的故障顯示，這樣現(xiàn)場的技術(shù)人員就能夠依照系統(tǒng)所顯示的異常數(shù)據(jù)，對設備當中出現(xiàn)的故障進行及時排除。此外，PLC技術(shù)能夠?qū)蚴狡鹬貦C當中的故障信息進行存儲，并對這些數(shù)據(jù)進行充分的整合，進而降低設備故障發(fā)生的概率。

4.總結(jié)

通過上述分析我們可以看出，港口設備與電氣自動化技術(shù)的結(jié)合是一個系統(tǒng)化的過程，整個控制系統(tǒng)以PLC控制器為核心，最終實現(xiàn)港口設備的自動化運行。因此在實際的工作當中，相關(guān)部門及技術(shù)人員要充分考量港口當中設施設備的不同特性，從細節(jié)方面進行技術(shù)優(yōu)化，進而提升港口的整體運行效率。

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