大水位差碼頭船用岸電的PLC控制系統(tǒng)研究

陳澤鵬

福建肖厝港物流有限責(zé)任公司， 福建泉州 ? 362801

摘要：在我國很多大水位碼頭應(yīng)用岸電技術(shù)時，碼頭接電口、電纜長度等很難適應(yīng)水溫差變化，為此，相關(guān)部門需要借助于PLC控制系統(tǒng)，將上述問題解決。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗，對大水位差碼頭岸電控制方案進行總結(jié)，并從PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、PLC控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計兩方面，論述了大水位差碼頭船用岸電的PLC控制系統(tǒng)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：大水位差碼頭;船用岸電;PLC控制系統(tǒng)

在我國，內(nèi)河港口之中應(yīng)用船用岸電技術(shù)，能夠盡可能避免內(nèi)陸城市空氣污染程度，降低船舶靠泊時的噪音，并降低靠港船舶的運營成本，讓船用岸電技術(shù)在內(nèi)河港口空白狀態(tài)下得到應(yīng)用。例如，在三峽庫區(qū)典型大水位差直立式碼頭運行過程中，主要是對控制岸電的接電口位置控制系統(tǒng)進行研究，通過水位傳感器了解水位信息，之后通過主控制器PLC控制電纜卷筒收放，將岸電接電口位置更改。

1.大水位差碼頭岸電控制方案

1.1岸電控制方案總體設(shè)計

從大水位差碼頭運轉(zhuǎn)過程中能夠看出，實際水位變化幅度較大，控制系統(tǒng)首要問題就是對碼頭水位信息進行有效采集，之后根據(jù)水位信息，對岸電系統(tǒng)滑移小車進行全面控制，堅決避免電纜接頭進入水中，引發(fā)一系列安全事故。針對于該類問題，相關(guān)設(shè)計工作者們建立了大水位差碼頭船用岸電控制系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在岸電系統(tǒng)設(shè)計過程中，主要應(yīng)用的是PLC作為主控系統(tǒng)，操作人員可以通過控制面板，實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制操作。除此之外，在水位傳感器應(yīng)用過程中，能夠做到對實時水位信息的有效采集，借助于信號調(diào)理電路的方式，將水位信息傳輸給PLC。此時，PLC可以自動生成實施水位信息，利用顯示器將其顯示出來，幫助操作人員對水位狀態(tài)信息進行了解。對于旋轉(zhuǎn)編碼器，主要安裝在電纜卷筒上，能夠?qū)⒒菩≤囍械奈灰茢?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為脈沖，之后將其傳輸給PLC，此時，PLC對于脈沖能夠?qū)崟r高速計數(shù)操作，通過相應(yīng)計算自動生成滑移小車位置數(shù)據(jù)，并在控制面板上進行顯示。工作人員還要將滑移小車位置信息與水位信息放在一起進行對比，確保其始終處于安裝狀態(tài)之下。

1.2水位監(jiān)測系統(tǒng)

從實際分析過程中能夠看出，本岸電系統(tǒng)主要應(yīng)用的是電容式傳感器來充當(dāng)水位檢測器。另外，電容式水位傳感器主要是借助于導(dǎo)電性原理，將實際水位升降過程轉(zhuǎn)變成電容量變化，對水位進行測量。當(dāng)水位高度H為0時，人們可以明確分布電容的具體數(shù)值。反觀信號調(diào)理電路，實際電容式水位傳感器能夠?qū)⑺蛔兓D(zhuǎn)變成電信號，但電信號形式和幅值無法對其進行深入性分析。例如，當(dāng)岸電系統(tǒng)控制器應(yīng)用的是西門子PLC時，模擬量輸入模塊中的輸入信號，應(yīng)該以標(biāo)準(zhǔn)量程下的直流電壓或者是電流信號為主。所以說，在配合應(yīng)用集成電路時，能夠?qū)崿F(xiàn)對電容式水位傳感器信號調(diào)理操作。如果岸電系統(tǒng)水位傳感器量程距離集中在0到50m范圍內(nèi)，集成電路可以處理本系統(tǒng)電容型水位傳感器微小電容量變化，并轉(zhuǎn)變成與PLC控制系統(tǒng)向適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量程電流，具體范圍是4到20mA。

2.大水位差碼頭船用岸電的PLC控制系統(tǒng)內(nèi)容

2.1PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

從實際系統(tǒng)控制需求之中能夠看出，PLC控制器內(nèi)部的輸入斷口數(shù)量為11個，輸出端口數(shù)量為15個。為了維護該系統(tǒng)的有效運行，工作人員需要在其中加入2臺顯示器，對水位和小車位移進行顯示，并增加1個數(shù)據(jù)輸出口，實際顯示器與PLC的接線圖如圖2所示。

在實際操作時，工作人員還要借助于控制面板上的控制按鈕，將具體指令輸送出去，并對信號指示燈和顯示器進行觀察，了解系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)。對于控制面板的應(yīng)用，應(yīng)盡可能保證布置簡潔、靈活，確保系統(tǒng)的控制需求得到充分滿足。

2.2PLC控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計

從岸電控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計過程中能夠看出，實際系統(tǒng)控制流程主要涉及到4方面內(nèi)容：第一，系統(tǒng)上電和初始化。當(dāng)工作人員按下SB按鈕之后，系統(tǒng)便會實現(xiàn)上電操作，之后指示燈也會處于亮起狀態(tài)。所謂初始化，主要指系統(tǒng)每次啟動后，均會將系統(tǒng)設(shè)置的默認狀態(tài)轉(zhuǎn)移到PLC之中，這其中包括對工作內(nèi)存的初始化以及滑移小車復(fù)位等等。當(dāng)關(guān)閉系統(tǒng)時，工作人員還要將滑移小車?？吭谠c，為后續(xù)啟動的初始化操作創(chuàng)造有利條件。第二，系統(tǒng)故障檢測。在該類故障檢測工作執(zhí)行時，人們需要重點考慮的內(nèi)容有傳感器故障和系統(tǒng)欠壓。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)欠壓問題時，斷路器會自動將主電路切斷，此時，輔助駐點也會輸出高平信號，讓PLC輸出口處于高電平狀態(tài)，此時，繼電器相應(yīng)線圈得電，信號燈亮起。另外，連續(xù)檢測傳感器輸出模量大約為10次，此時，工作人員可以通過對其誤差計算，看其是否存在故障問題。第三，讀取水位和小車位移并將其顯示出來。在實際水位傳感器應(yīng)用過程中，主要作用就是對水位信息進行采集，由PLC內(nèi)置AD模塊將模擬量信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字量信號。第四，滑移小車下降與上升。開始時，工作人員對其高度進行手動調(diào)節(jié)，由PLC程序確認小車與水面之間的距離，大約在1m左右，之后再進行后續(xù)操作。

3.結(jié)論

綜上所述，實際岸電系統(tǒng)環(huán)境效益主要是將碼頭空氣質(zhì)量作為研究對象，當(dāng)出現(xiàn)船舶靠港情況時，會涉及到輔機發(fā)電裝置，此時，容易產(chǎn)生對碼頭環(huán)境產(chǎn)生危害的物質(zhì)。為了方便分析，人們可以將PLC控制等關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用其中，建立完善的大水位差碼頭岸電控制系統(tǒng)，讓更多問題得到妥善解決。

參考文獻

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