港口设备电气自动化技术的应用与探索

郁炯辉

（宁波舟山港股份有限公司北仑矿石码头分公司，浙江宁波 315000）

在以科技引领发展的时代背景下，各行各业都在通过对各种高新技术的合理应用，促进企业健康发展，经过不断的深入研究和应用实践，我国的电气自动化控制技术有了长足进步，在各项社会生产活动中的应用也越来越广泛，从而为各种生产设备的高效稳定运行提供了技术保障。现如今经济全球化进程持续加快，港口行业因此快速繁荣，港口货物流动量不断增加，因此很有必要促进港口设备自动化发展，合理分析电气自动化控制技术在港口设备中的具体应用，有利于促进港口设备自动化的实现。

1 电气自动化控制技术概述

1.1 电气自动化结构

电气自动化控制技术在设计过程中包含以下三点监测功能，分别是集中、总线和远程监测。其具体的监测作用如下：首先是集中监测，通过电气自动化控制技术可以实现通过单一处理器对整个流程进行控制的过程，该控制过程简单灵活，维护效率较高。而总线监测的主要目标是将电气自动化控制系统控制能力的集中性得以展现，这对于现场监控有着重要的作用。通过在不同的场景应用电气自动化控制技术能够将其设计理念中包含的功能和价值得到有效的展现。同时依据不同的场景和使用环境来对设计方案进行优化完善。

1.2 技术特点

电气自动化控制技术所包含的信息量虽然较小，但也因此而获得了较为灵活和准确的控制优势。较小的信息量使得控制技术所发送的指令参数能够快速发挥作用同时实现远程操作，还可以利用电气自动化控制技术进行数据采集并实现控制功能。

2 港口设备电气自动化技术的应用

2.1 PLC自动化技术应用

港口门式起重机在应用PLC 自动化控制技术之后，对于起重机在高频运行状态下的稳定性提供非常重要的促进作用，避免了起重机在各种操作过程中可能出现的失灵问题。在具体的作业过程中，操作人员可以通过主控制系统利用PLC 技术对外接端口的输入输出流程以及过流过压和连锁电路的控制。PLC 运行过程中应当以24V 直流信号为正常状态，同时该状态对应着起重机等外围输出信号状态。利用这个原理可以实现小型化继电器装置的触发控制，使得起重机系统的组件能够被正常触发发挥相应的功能。

2.2 港口胶带运输机的电气自动化应用

港口胶带运输机是一种由电气自动化技术驱动的具备分布式控制系统的机械设备，其核心控制系统由控制站、控制系统和现场检测系统所组成。工作人员可以通过现场的监视设备以及控制系统，监控系统通过服务器的有效整合使其具备了较好的电气自动化性能和控制体系。该运输机的中央控制系统包含集中控制器，该设备通过TCP/IP 协议来实现数据交换和数据通信，以太网在其中扮演了重要的交互媒介作用，这是保证控制系统与控制装置之间良好数据交换的重要媒介，当运输机开始作业时，在控制装置和控制系统之间因为距离较远，因此需要通过以太网来保持畅通的数据连接，某些情况下可以通过增加中继器的方法来获得更好的数据通信效果。

2.3 自动扫描与控制应用

港口在进行装卸作业的整个流程中，为了能够提升装卸作业效率就需要对堆料的位置分布以及堆料的高度开展监测活动，通过监测数据来计算和指定装卸作业流程时，需要严格依照相关规则进行计算，以提高装卸作业的效率，使得装卸作业的整个流程更加科学合理。传统的对堆料数据进行收集的过程通常依赖肉眼观察和估测的方法，某些无法通过上述方法进行数据收集时还会利用摄像机等其他设备作为辅助测量工具，通过这种方法所获得的数据准确性较差，容易受到外部因素以及人为因素的影响，导致最终所制定的装卸作业流程存在较大的误差，甚至可能因为这些误差导致严重的安全事故。因此在进行港口装卸作业的过程中，应当利用堆料轮廓自动检测技术来获得更加精确的堆料位置数据，这对于港口散货装卸自动化水平以及效率的提升有着非常重要的促进作用。通过将激光测距设备安装在装卸设备上来获得更加全面的检测数据，为后续的装卸作业提供更加精确的数据。

（1）安装在抓斗卸船中的激光测距系统由TPS内部的偏转镜以及激光发射设备组成。当激光发射设备发射激光后，激光在偏转镜的作用下发生反射，在物体表面形成映射后，激光接收器会对反射的激光进行收集。在具体的检测过程中要考虑到射出的激光束和反射后的光束之间的时间差，以此来获得激光器和物体之间的精确距离，偏转镜在整个系统中可以通过针对目标物体的激光进行连续扫描，并以特定的计算方式来对激光发射设备与目标物体之间的距离进行测量，通过在物体表面的不同点位所产生的激光反射距离以及角度可以获得更加精确的位置信息。通过反复的操作以及数据获取能够获得物体表面的位置以及外部特征，在这个基础上，将该物体在船舱中的位置以及船体的位置进行自动化检测，最终获得船体内各类物料的位置分布和物料类型，为装卸作业提供了精确的信息，提高了物料装卸作业的效率。

（2）通过TPS 来对扫描过程进行控制，通过将TPS 所收集到的数据传递给堆取料机，然后利用PLC中所包含的位置信息与TPS 安装位置信息进行结合，并利用特定的算法对这些信息进行处理，最终能够获得料堆的位置和物体的外部形态信息。在港口中应用这种技术能够提高对港口作业过程中各类数据的处理效率，并将完成处理后的数据传输至中央控制服务器进行存储，同时能够将这些信息与控制室内的信息进行有效的融合，最终获得更加立体的堆料图形。

2.4 装船机自动控制系统应用

装船机中的激光扫描传感器主要作用是对堆料的外部形状轮廓进行扫描，并将获得的数据用来进行建模，然后通过固定的算法来对装卸作业所涉及到的路径和装卸量进行计算，以实现高效安全的装卸作业目标。通过在装卸作业过程中应用自动控制技术能够帮助装卸作业实现精确的负载平衡，不仅能够提高装卸效率，还能够保证起重机以及周边工作人员的安全。同时自动化控制技术能够降低对工人的依赖，从另一个角度也降低了工人的劳动强度。实现该功能主要依靠船舱物料扫描系统，对船舱内部数据进行全面的扫描和建模。获得装卸作业所需要的配载平衡数据。

2.5 翻车机自动控制系统实践

翻车机自动控制系统的实现原理是通过远程通信技术以及PLC 技术实现对翻车机的自动控制流程，同时还能够对翻车机的运行状态进行必要的监控。通过对翻车机的作业流程进行科学的安排，然后利用作业现场的视频监控系统对其进行作业监控。这一套自动化控制系统能够在实现远程控制翻车机作业的同时改善作业面的工作环境，提升了翻车机的作业效率。

3 码头生产管理控制技术

码头散货装卸作业过程中利用管理控制系统来进行科学的配置是当前主流的应用模式。该应用模式具备事务处理以及报表统计等相关功能，更加高级的应用还能够将决策支持系统融入到管理控制过程中，同时可以对散货装卸作业实现动态管理和动态控制。随着越来越多的管控一体化技术开始在港口作业过程中进行应用，港口企业应当在当前的管理控制系统中引入更加复杂的自动化控制技术，如专家系统和作业流程模拟系统，这对于港口装卸作业流程的科学协调以及物流，质量跟踪都有着非常重要的作用，同时有助于维护保养和成本控制。通过将管理和控制进行融合，使得港口作业的管理水平和自动化水平得到有效的提升。

3.1 管控一体化的实践应用

随着管控一体化系统在港口生产过程中的应用不断深入且范围不断扩大，这一整套系统实现了对港口企业在日常生产过程中的各类控制水平的提升，同时对于港口整个生产流程中所开展的信息收集处理分析以及存储等一系列流程得到了改进和提升。使得港口企业逐渐具备了以自动化为主要特征的现代化生产管理方式，使得散货码头的管理水平和控制能力得到了有效的增强。在码头内部实现了管理和生产一系列流程的闭环管理模式。这种模式能够帮助各个岗位的管理者对于生产现场的实时状态进行有效的监控，同时能够在作业过程中获得各类数据并对其进行分析，为企业开展决策提供了重要的数据支持。

3.2 码头设备远程监控系统

散货码头所使用的远程管理系统基于传感器设备以及PLC 系统作为基础，通过中央监控室来对港口作业系统中的各类机械设备进行监控，一旦机械设备出现了异常状态或故障，系统会自动将这些状态故障代码传递给管理系统，通过管理系统与监控设备进行有效的融合使得机械设备的监测、故障预警、维护保养以及状态跟踪等功能得到了发挥。该监控系统能够保证信息管理系统和不同设备之间的监控进行有效的衔接，不仅降低了对工人的依赖程度，同时也使得码头的机械设备的维护效率和使用率得到了大幅提升。

4 码头资产管理系统的应用

散货码头在进行资产管理时，其核心目标是将企业的资产、物料以及工作管理的效率得到有效的提升。在进行资产管理流程的设计过程中，除了要保证流程所覆盖的各岗位部门资产能够得到有效的维护之外，同时还要对各类设备当前的状态以及安全风险进行充分的考量，以保障资产的使用价值不会出现流失。该管理系统的主要功能是将资产管理流程得到有效的落实，通过对维护备件的数量控制来实现物料管理目标，在维护过程中要通过各种措施和手段来对备件库存进行有效的平衡。围绕计划内容依照资产的全周期进行监督和测量工作，不断提升资产价值，使得企业能够通过资产获得更高的收益，通过有效的成本控制来实现资产效率的提升。

5 港口设备电气自动化技术应用的优化策略

5.1 正确的理念

随着我国社会经济的不断深入发展，自动化水平一定程度上反映了港口企业的生产水平。为了不断提升港口企业的生产效率，就需要不断引进先进的电器自动化技术来提升港口的自动化控制水平，更进一步提升港口的运行效率。要实现这个目标就需要通过引进人才、技术和设备来不断升级港口设备的电气自动化水平。以技术作为企业的发展基础，实现港口自动化水平的不断提升，最终促进企业在激烈的市场竞争环境下完善和巩固核心竞争力，实现企业的健康发展。

5.2 引进先进的技术

我国的港口电气自动化水平虽然在近些年得到了长足的进步，但与发达国家相比，我国的技术水平仍然处于早期阶段，与发达国家的整体水平存在一定的差距。为了避免受到外国先进技术壁垒的影响，我国应当加大港口电气自动化领域的研究和创新，通过积极的学习为技术研发提供动力，打造一批具备我国自主知识产权的电气自动化技术和设备。除了技术之外，应当加强与国外先进企业的沟通和交流，将其先进的管理方法引入我国的港口管理体系中，保证港口企业的生产更加稳定和安全。

5.3 人员技术能力的提升

港口企业中的设备操作主体仍然是专业的技术人员，技术人员的业务能力决定了港口设备的运行效率。即使是在开展电气自动化应用的过程中，其应用水平仍然受到了人员水平的影响。因此，要通过对港口工作人员的不断提升来促进港口设备自动化水平的提升。依据电气自动化技术的各类需求，有针对性地对技术人员开展培训工作，通过不断提升工作人员对电气自动化技术的认识，来提升港口企业的电气自动化技术的整体水平。

6 结束语

目前，电气自动化控制技术可以说是各生产领域的热门技术，在各项社会生产活动中的应用越来越普遍，近年来港口行业的不断繁荣发展，对港口设备运行效率和运行安全提出了更高要求，因此很有必要加强港口设备电气自动化技术及港口生产管理控制系统技术研究。同时深入分析如何促进电气自动化控制技术在港口设备中的合理应用，以便有效提高港口生产管理自动化水平。