港口机械电气自动化技术与控制路径探析

于 威，周思远，刘衍宾

受到自动化机械电气普及程度以及在各个领域应用程度增加，行业内各个环节生产自动化水平有效增加，对于行业发展带来推动意义。港口运输作为国内外货物贸易运输以及推广关键，港口内部对于货物吞吐量直接决定货物交易量以及交易经济成效是否可以提高。自改革开放之后自动化机械电气这种技术得到高效改进与应用，港口内部货物装卸以及识别成效显著增强，这使得港口当中货物运转成效提高，推动和促使港口机械建设，增强港口当中货物实际交易量，促进国内外经济贸易成效加大。

1 机械电气自动化技术控制简述

1.1 自动化机械电气设计理念

电气自动化机械管控技术在实际应用中设计理念主要就是，在应用过程中让总线、集中以及远程等监测功能实现，一是总线当中，电气自动化控制有着较强的集约性，利用总线来管控电气可提高港口现场监控成效，将这一技术与控制措施使用到港口领域，应用价值相对较高。二是集中监测中，自动化电气管控技术可利用处理器来保证港口内部整个控制顺利完成，技术感控较为便利以及灵活，有着较为维护性以及便捷程度。三是远程监测中，主要就是依据电气来快速传递信号，以此来实现远程监控操作的目标，且在控制当中并不需要较长时间效率高，可保证数据得到远程控制与收集。以港口设计运行当中运输机为例，企业设计港口机械当中把运输机实际运行当中基础，把现场管控体系有效引入到运输机设备内部，这一系统主要有现场控制模块、监测模块以及中心控制点这几个部分构成，可成功与现场监测重点、操作装置以及监视屏幕相互链接实现自动化远程控制和监测。为保障设备自动化运输成效和功能提高，PLC 这种控制技术被逐步引入到港口机械运行当中，TCP/IP 这一协议被逐步配置，运输参数被实时管控，以此来港口实际设计水平提高。

1.2 港口机械电气自动化控制使用现状

我国港口受到对外交易性质影响，正在全面使用自动化机械电气来控制装卸与运输工作，对于港口货物实际装卸与运输带来极大影响。不过由于我国与机械自动化电气有关技术研发和起步时间较短，对于电气自动化开展的各项创新与开发力度仍旧有着极大进步空间，一些与电气自动化有关的核心技术并未完全掌握，使得港口自动化程度仍旧需要继续扩展。当前港口内部与自动化电气有关的基础性、关键性设施不够健全，自动化体系和控制管理流程统一、完善程度有一定缺乏，针对计算机、先进技术使用也存在一定提高空间。必须不断加大对港口中各类自动化设备和技术研发力度，让我国港口能够全面自动化运转和发展。

1.3 PLC 控制技术在自动化机械电气中应用特征

1.3.1 灵活性相对较强

PLC 控制技术研发最初目的就是为有效弥补继电器灵活程度不足问题，因此在研发PLC 技术中需要准确、规范把控PLC技术实际灵活性。与传统机械电气相对比，PLC 技术在针对工艺流程展开修改过程中操作相对较为便捷和简单，只需要对内部控制程序展开修改就可让工艺流程实际改善措施完成，并不需要更改机械电气对接线。

1.3.2 信息传输有着稳定和准确特征

在将PLC 技术有效运用到电气机械自动化管控中时，许多开关在控制体系当中都是依据无触点半导体这一电路进行实现，针对有关电气设施展开加强规范处理，这也使得PLC 系统有着较强抗干扰性，稳定以及信息传输精准性较高。

1.3.3 操作相对较为简单

PLC 这一系统主要就是利用可编程语言来展开操作，编程语言利用设定翻译功能可有效翻译成为能够识别的语言，编程流程较为简便，避免自动化操作出现失误问题。

2 港口自动化机械电气技术应用

2.1 机械电气自动化技术在港口门式起重机中的使用

在港口门式当中有着较多的大型设备，如起重机等，将自动化技术在起重机当中高效应用，可保证起重机在频繁操作基础上保持正常运行，避免出现灵敏性或者操作失误问题。在实践中，以PLC 技术为例，操作人员在针对媒介主令控制器过程中，有效针控制PLC 输入、输出联锁和外接端口、电路，以及过流、过压电路等。在PLC 端口出现直流24V 信号之后，可保证小型继电设备装置有效在线圈当中落实，接触线圈实际运行过程中会与继电器进行被动接触，设备内部不同运作流程会随之启动步入到正常运行模式。

2.2 自动化机械电气在港口运输机中的应用

电气自动化机械系统是港口内部运输机运行关键，而分布式系统管控结构则是重要典型结构，在系统当中，现场管控装置、现场控制中心点以及监测装置等是控制系统非常重要内容，而现场操作人员设备配置、监视屏幕、服务器装置等多几个部门则的共同组成运输机自动化控制系统。通常需要将控制器集中设置到中央控制室当中，在PLC 技术以及TCP/IP 操作协议基础管控上，可保证数据通讯以及交互在控制装置以及集中控制站当中完成，在这一流程当中，需要一个非常重要媒介，就是以太网。要想让数据高效展开交互，在设备位于运行状态当中时，如果集中控制装备之间交互距离大于1200m，这一两者在链接中不仅需要加大对以太网使用，还需要适当增加中继器，以此来构建一个较为良好规范运输交互成效。

2.3 港口装卸桥起重机当中PLC 控制技术的实际应用

在港口当中装卸桥具有的机械电气系统有着设备以及数据交互多、实际分布范围较广的各种特征，将PLC 技术使用到装卸桥系统当中，可保证PLC 数据状态、信号给定以及命令控制等各种层面内容更加稳定与完善，而由PLC 技术以及系统驱动设备共同组成的共享系统则可展现出一种较强完善性能，有助于保证港口内大型设备关联控制规范性。在港口装卸集中器自动化机械控制中有效规范对PLC 技术展开利用，可保证系统故障得到说明，了解驱动器内部故障以及PLC 技术数据，结合系统来把数据显示出来，工程人员在工作当中，可及时发现装卸系统当中故障并对其排除，对于增强系统以及港口大型设备稳定性有着较强意义。相对较为重要的参数要有效设置在驱动器当中，能够为输出技术打牢基础，PLC 控制系统可将设备历史以及驱动器过往故障信息有效存储，在全面、规范统计参数基础上，例如：船机工作、接触器操作次数以及机构实际运作实践等，有助于保证系统设备稳定以及持续化运行。在针对CCMS进行充分使用过程中，可构建一个人与机器交互平台，保证系统实际运行状态被技术操作人员掌握，在针对光缆实际转换器展开直接链接和转接时，PLC 以及控制系统之间能够有效将数据进行共享，在这一基础当中形成一个较为透明化、准确程度相对较高网络系统，极大增强网络控制系统灵活、准确程度。

3 港口自动化技术及其管控

3.1 自动化港口装卸技术

港口当中自动化设备装卸最高使用在荷兰，在20 世纪当中荷兰港口有效构建ETC 码头，这让港口当中针对集装箱装货、卸载以及运输效率提高。后续我国香港以及新加坡等都开始逐步运用自动化设备装卸技术，不同国家针对装卸技术实际运用情况并不相同，其中荷兰以及德国使用的装卸技术相同，这两个国家主要利用导向车以及分轨道式的龙门吊来展开自动化装卸，不过需要运用人工操作以及遥控吊来及控制集卡装卸。我国香港以及日本则构建一种轨道式半自动技术，这样设计在装箱过程当中智能使用装船机或者车辆展开运转，在卸载集卡过程中仍旧要利用人工进行操作。而自动化先进图像技术在港口当中应用，可保证定位更加精准，提高监测科学化以及合理化，以高桥2 期为例，其在自动化技术影响下成为我国第一座自动化堆场，也是世界当中全自动化、外部集卡堆箱和落箱港口，堆积以及取料自动化设备得到高效利用。

3.2 机电一体化管控

依据当前港口自动化技术水平，港口当中机电一体化已经成为港口必然以及重点发展趋势，可有效改善港口当中机械设备实际运行成效和工况，增强港口内部机械实际制造效果。简单而言，机电一体化主要就是把机械传感器、驱动系统以及各种动力源等相互组合与构建，共同组成一个一体化、规范化的机械系统，实现对港口机械过程精准、合理管控。与传统港口机械实际制造流程相对比，机电一体化系统在控制中大部分不同器件实际制造流程较为紧密。同时，一体化机电则强调把计算机与机械制造进行交互，例如：控制机械运动，让港口内大型机械运动合理程度提高，保证各个环节生产性能得到优化。

3.3 港口散货装备当中自动化扫描技术管控

在装卸散货以及货物料展开堆区过程中，针对货物料堆大小、货物料实际堆型分布情况展开实时规范监测有着关键价格，在过往操作当中大部分都是由操作人员展开估算，这样方式有着较强局限性以及不准确性，在人工估算同时极易受到气候以及主观因素危害，一旦判断不够准备，极易造成误差加大。因此，必须要把自动化监测技术运用到料堆装卸作业当中，有助于将设备实际自动化程度实现，包括装卸船机以及斗轮堆料机等。针对这类的设备展开自动化管控主要就是，把定位系统有效安装在抓斗卸船机以及堆取取料机当中，以此来开展扫描监测作业。

3.3.1 堆取料自动化扫描管控

在将自动化扫描这一技术应用到斗轮堆取当中时，自动扫描区域如下图所示：在实际管控当中，要利用TPS 来提供一个高效安装信息，把这一信息有效传递给对取料机管控中心，将其和对取料机以及PLC 技术所带来各种位置信息相互联合，通过规范、合理运算，来对物件位置以及形状情况展开计算，为使数据能够真正使用到实际对取料工作中，还需要把数据传递到中央控制服务器内部，让货物装箱数据可以更规范呈现出来。

3.3.2 装卸船中自动化扫描技术管控

所谓自动化扫描，主要就是基于TPS 内部激光发射器，由发射器发射出所需激光再由偏转镜将激光在物体表面当中进行映射，在这一基础当中有效反射激光，最后激光会被接收器所获取。在利用激光展开精密、规范监测当中，需要计算反射光和出射光之间具有的时间差，精准了解物体和激光器之间实际距离。在针对2 级偏转镜展开高效应用时，可将目标物体当做重要基础，保证激光可以连续、规范扫描，同时，针对物体目标表面当中各点距离展开科学、规范测量，不同物体位置数据在反射激光帮助下能够更加精准。依据不同物体不同点数据，利用合理运算，可保证物体表面实际形状以及位置特征更加全面、精准，让物体表面形状三维还原出来。在测试激光过程中，自动化监测以及识别主要就是针对船体当中目标，可保证船舱当中物料类型得到准确了解。

3.4 港口自动、智能化定位技术管控

图1 堆取料自动扫描区域图

主要是指针对港口当中无线、智能数据传输与共享技术的使用，来构建一个与港口系统有关的自动化定位监控体系，以此来增强港口各个系统工作成效，避免出现不必要设备或者资源浪费问题。以港口内集装箱货物为例，依据自动化定位技术来明确掌握集装箱存在的位置以及各类准备装卸的设备放置位置，构建一个与港口货物有关的定位和错误纠正系统，将全球性分差式定位系统应用在港口定位系统中，再结合无线脉冲这一接发系统，能够保证港口对于集装箱定位更加精准，避免设备出现空运转的情况或者对集装箱识别、扫描错误问题，让港口发展得到有效优化与改善。

3.5 港口自动化机械电气中PLC 技术的控制

PLC 作为港口自动化机械电气非常重要一部分，通过上述可以了解合理应用PLC 技术对起重机、运输机自动化程度都有极大价值，可保证港口各类设备稳定程度持续上升。依据PLC 技术为港口设备带来的优势，需要针对PLC 电气接线以及调试进行控制和维护，以此来保证PLC 技术在自动化系统中使用成效。

3.5.1 控制PLC 电气接线

针对PLC 电气系统展开接线时，需要规范检查与港口有关的设计图纸，通常PLC 电气系统图纸分为内部、外部接线图，及控制柜内和控制柜外设计图。在接线过程中，要注意检查接线图纸设计规范性，保证器件和设备都基于图纸展开连接，避免接线出现短路问题，防止内部弱电流与强电流出现混合问题。同时，要针对电气自动化控制柜的接线进行管控，依据要求连一次线，使用针对性的端子来保护线，并利用压线钳有效压牢一次线，之后结合一次线连接手段来连接二次线。在一次二次线全部连接完成之后，为线路输送电源，检测PLC 系统各项输入和输出数据信号，利用合理接线手段来提高PLC 系统在港口中自动化成效。

3.5.2 控制PLC 技术电气调试

需要针对港口中机械设备展开测试，调试前做好防护措施，检查电气系统机械结构实际安装和配置情况，避免在调试中出现意外或者失误问题。全面检查一遍之后，进行手动调试，优化各项电机设备，测试系统负载情况，这一流程要由专业人员操作，并在负载测试结束后，利用各种按钮来有效驱动设备，并结合自身需求来对操作划分步骤，观察港口所构建的系统设备稳性、安全强度，掌握系统在骤停之后，安全装置是否能够完全发挥自身作用。同时，调试PLC 系统各个运行环节、运行情况，结合港口大型设备来判断PLC 系统自动化运转程度，确保系统在自动化情况下能够连续、持续工作，并将PLC 各个功能进行延伸，展开PID 管控，让系统可以充分进行自主调整，提高港口自动化工作模式的稳定性与合理性，在调试中如果发生故障情况，控制器就会自主进行警报，提醒工作人员停止调试，检查各个环节。

在有效调试完成系统之后，可全面针对系统参数进行选取，依据参数内容展开调整，推动系统进入到预生产阶段当中，并依据港口生产要求和内容来展开特殊调试，以此来全面增强自动化系统和港口运转安全程度。

4 结语

综上所述，自动化管控和维护技术在港口当中物料装卸和自动化扫描当中应用有着较强合理性与科学性，需要加强对港口当中自动化技术管控程度，结合自动化技术来提高对港口建设成效，发挥出PLC 技术以及自动化激光扫描技术应用成效，提高港口运行力度，保证港口在自动化影响下获得最大经济成效。