浅谈港口翻车机的改造设计

扬宇坤

摘 要：翻车机是一种用于翻卸散料的大型机械设备，能将散料翻转卸载到地面皮带上，实现散料的卸载运输，在港口中应用极为普遍。在实际应用中，很多大型港口翻车机都存在或多或少的问题，需要对其进行改造。文章就PLC港口翻车机的改造设计进行了简要的探讨，可供港口翻车机的改造借鉴。

关键词：港口翻车机；改造设计；可编程控制技术；PLC

1 引言

在港口生产过程中，需要大量应用翻车机进行散料的装卸，是港口重要的生产设备。从上世纪八十年代起，我国港口就开始普遍应用翻车机，不过随着港口生产任务的日益繁重，很多港口装备的翻车机已经不能满足现实生产的需要，需要对其进行改造。尤其是一些传统的大型翻车机，需要大量人工参与现场控制，既降低了生产效率又增加了安全风险。利用PLC可编程控制技术对港口翻车机进行改造，能有效提高港口翻车机的生产效率，降低安全风险，具有极高的经济效益和社会效益。

2 港口翻车机功能分配

港口翻車机主要集中应用于卸车作业，其结构功能主要包括以下几个方面。

2.1 列车固定系统

列车固定系统通常有夹轮器、固定臂等，夹轮器位于翻车机外侧，其作用是将重空车线上的车辆夹紧使翻车机内的车辆处于稳定状态，避免重空车线上的车辆因惯性冲击而影响正在翻卸的车辆。夹轮器和固定臂都利用液压系统进行液压驱动，将列车控制在固定系统或定位臂之下，根据翻车机的能力不同夹轮设备数量有所不同，不过都分为重车线夹轮器和空车线夹轮器。固定臂其作用是配合夹轮器提高列车固定系统的能力，常用于翻卸能力较大的港口。

2.2 定位车

定位车由车体、主推车臂、辅助推车臂、驱动系统、行走导向系统组成。通过编码器的精确定位，定位车能自动寻找车钩并将车辆定位在翻车机平台上，具备前后扯挡压缓冲器，用以吸收断电、开关损坏等情况时作业设备的全部能量。目前常用的定位车主车臂采用液压驱动和光电管定位，定位车体沿水平轨道运行，行走时利用齿轮传动驱动。

2.3 卸车设备

卸车设备通常以列车纵向长轴作为轴心进行旋转运动，将列车货物翻卸下来。其主要结构包括端环、前后连接梁、平台、可动靠车板、压车梁、液压站、托轮等部分。压车器和靠车板是在平台内固定重车的装置，液压站为它们提供动力。卸车设备的驱动装置由机械和电气同步组成，驱动装置配备故障保险系统以防止驱动、制动、电机失电等故障时发生重大事故。驱动系统包括电机、减速机、联轴节、同步轴、制动器等几个部分。其中两台电机在电气上采用变频器闭环控制实现同步，机械上用同步轴来确保同步运行，制动器用来保证翻车机故障时能及时停车，还能在翻车机零位时提供保持力矩。

2.4 其它辅助设备

其它辅助设备主要为受料料斗以及各类给料装置，实现物料的均匀、连续传送。主要包括受料料斗、料位检测器、振荡器、电加热器、给料器等构件。料位检测器实现高、低料位的检测；振荡器用于防止物料起拱；电加热器用于防止低温天气受料料斗内物料冻结；给料器实现漏斗向皮带机的供料。

3 PLC在港口翻车机改造设计中的应用分析

3.1 传统翻车机的不足

目前我国港口所应用的翻车机，多为双转子串联摆动转子平台式翻车机，利用直流调速传动方式，控制系统多数已经采用PLC进行自动化控制。不过在实际使用中，传统的继电器控制方式接点复杂、设备众多，继电器、接触器在反复工作中极易磨损，由于惯性等问题使得机械系统磨损变形现象严重，驱动系统非正常磨损现象时有发生，定位车车体定位容易造成侧压力，电气传动装置模拟控制系统工作不稳定，传统PLC控制系统落后，带来很多不安全因素。因此，急需提升翻车机故障监测、工况测量、自动控制水平，以提高生产效率，提高安全生产水平。

3.2 PLC应用策略

PLC在港口翻车机自动化控制中，利用其强大的逻辑运算、顺序控制能力，并通过数字或模拟式输入输出，能很好的实现翻车机生产过程的控制和监测，具有极高的可靠性和完善的功能。利用PLC顺序控制，能取代传统翻车机中的继电器顺序控制装置，并利用其强大的逻辑运算能力进行开关量逻辑控制，同时利用运动控制系统通过模拟量输入输出功能，实现翻车机速度和位置的控制，并利用PLC的PID模块实现温度、压力、流量等各类物理量的闭环控制，最终代替传统的继电器系统，利用PLC实现检测、操作完成整个翻车机的控制。其中，利用输入模块采集翻车机现场工况各类信号完成数字量和模拟量的输入，利用CPU根据事件编制的程序处理所采集的数据执行相应的指令，利用输出模块输出数字量和模拟量完成现场各执行元件动作的自动控制。

3.3 PLC控制流程

在应用PLC对翻车机进行改造后，当待翻重车到位后，PLC系统检索整个翻车机系统，正常后开始作业，定位车牵引重车定位到翻车机平台上，夹轮器夹住车轮，压车器和靠车板动作固定好车皮，控制翻车完成翻车以额定速度正翻后关闭液压锁，继续翻卸并减速停止完成翻卸动作，启动振动器工作翻卸完毕，同时定位车收回主臂返回到下个循环的起始位置。翻车机以额定速度回翻并减速停车，松压完成翻车过程。翻车过程完成后，定位车重新将重车推到翻车机里并排出空车。整个系统包括控制中心上位机、下位机、现场监控器三大部分，上位机显示相关数据，现场监视器采集翻车机工况数据，下位机利用事先编制好的程序实现整个翻车机工作的自动控制，并根据各类故障数据发出相应的控制动作。

3.4 PLC应用效益分析

应用PLC对翻车机进行改造，实现翻车机的自动化控制，能有效的提高生产安全和生产效率。首先在编制PLC程序时可以在设计复杂的条件以避免人为操作失误现象，避免人为操作造成事故；其次可以降低现场作业人员的投入和劳动强度，并降低现场作业可能造成的人身伤害机率；再次利用PLC对翻车机的各项动作进行控制，能使翻车机整个工作过程中速度稳定过渡平缓，降低对设备造成冲击的现象，减少设备磨损；此外，利用PLC还能有效的取代继电器，减少电气系统的二次接线，使故障查找和维修更为容易。

4 结束语

翻车机是港口生产的重要机械设备，传统的翻车机在生产过程中，极容易因为人工操作产生各类安全事故，也不利于翻车机工况的监测。利用PLC对翻车机进行改造，能简化翻车机电气系统的接线，更好的控制翻车机生产动作，降低设备磨损和不必要的冲击，能有效减少现场作业人员的投入和工作强度，并能及时对翻车机各部件工作状态和设备工作能力进行监测，能有效的提高生产效率，具有极高的实践应用价值。

参考文献

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[2]杨丽丽.PLC在翻车机系统改造中的应用[J].现代企业教育，2009（6）.

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