港口机械电气设备自动化调试技术分析

张 林

（天津港第一港埠有限公司，天津 300456）

0 引言

随着各行业电气自动化的不断推进，港口机械设备电气自动化的水平也需要不断进行完善和加强，以不断提高港口的工作效率和工作质量，从而保障国家经济贸易畅通。因此，港口机械设备电气自动化水平是提升港口整体工作能力的关键因素，目前，推动港口电气自动化水平有效提高的技术就是PLC 技术。

1 港口电气自动化的概念分析

1.1 港口电气自动化的含义

电气自动化的工作原理是通过对电工技术和信息控制技术有机融合，实现对电机的自动化控制。通过对港口机械设备电气自动化的有效提升，可以提高港口生产工作的运行效率，保证港口生产安全的整体稳定性，从而实现港口经济贸易的高质量发展[1]。

1.2 港口电气自动化的发展现状分析

随着信息技术的迅猛发展，机械设备电气自动化迎来飞速发展期，尤其是将IT 技术与电气自动化的完美融合，使得机械设备电气自动化的发展得到快速发展和质的改变，市场对电气自动化的需求也在不断增加，电气自动化技术已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。作为国家经济发展和对外贸易的重要枢纽，港口对机械设备电气自动化的需求是不可言喻的，比如解决工作控制器和仪表之间的工作衔接、对控制系统的分布式生产控制等问题，都是可以通过电气自动化技术来有效实现的。因此，加强港口机械设备自动化，可以更加高效的便于对港口的管理，从而有效服务于港口的经济生产工作。

2 PLC 用途分析

PLC 技术因其技术灵活、适用广泛等特点，近年被广泛应用于各领域和各行业。PLC 技术的工作原理是将相应的程序以指令形式进行存储，然后将存储好的指令进行数字逻辑运算，PLC 在对用户进行指令执行时，按堆栈用户指令的顺序，然后将指令的运行状态扫描成结果，最终将扫描结果上传至CPU，从而实现对用户指令的闭环性运行。其中，对开关量的逻辑控制是PLC 技术应用中最基本、最广泛的，通过PLC 技术的应用来取代继电器技术控制。

3 港口机械电气设备自动化调试控制技术

3.1 PLC 在港口电气自动化中的应用

PLC 实现对港口各类机械设备的数据信息进行存储、运算、控制，然后经过数字运算，从而来模拟各类机械设备的输入、输出控制操作。

3.1.1 PLC 在港口门座起重机中的应用

在港口码头实际工作中，门式起重机对运送货物的装卸是非常重要的一个环节。门式起重机是由行走、旋转、变幅和起升4 个机构共同组成的，如果工作现场需要转斗施工，起升机构就需要由支撑和开闭对称机构组成，从而使转斗实现开合的效果。门式起重机中各个运行机构的最佳运行选择是建立在三相交流绕线式异步电机的基础上，采取单独或联合的方式进行驱动作业[2]。

当PLC 技术应用于门式起重机工作中时，门式起重机的驱动工作原理是：电源从港口码头电网开始运行，经过电缆滑环卷筒，然后中央滑环对其进行处理后，将其输送至配电柜的自动空气断路器装置中，最终通过隔离开关装置对电流进行合理分配。这时将DC 24 V 电源接入控制回路，门式起重机技术操作人员操作主令控制器来输入PLC，输出口对接超限电路、过压电路、联锁电路、过流电路等相关电路。PLC 输出端的信号是DC 24 V，可以对小型继电器装置的线圈进行有效驱动实现对相关运行机构的电气驱动。将PLC 技术应用于门式起重机中时，可以有效提升门式起重机的工作效率，降低门式起重机的劳动强度，增强门式起重机工作稳定性，最大限度发挥其作用。门式起重机PLC控制系统机构如图1 所示。

图1 门式起重机PLC 控制系统结构

3.1.2 PLC 在港口胶带运输机集控系统中的应用

当PLC 技术融入胶带运输机中时，可以起到对港口整体控制系统的监视和控制，在信息技术飞速发展的现在，PLC 技术已逐渐发展至PCC 技术阶段，PCC 技术是建立在PLC 集中控制系统的基础上，将电话系统、工业电视系统融合成为一个完整监督控制系统。通过将PLC 控制系统的灵活技术融入胶带输送机运行系统，可以有效提升港口货物的运输作业效率，降低胶带运输机运行过程中发生故障的事故率。因此，在胶带运输机中高效应用PLC，对港口货物运送具有极其重要的意义，同时也极大地发挥了胶带运输机应有的作用（图2）。

图2 胶带运输机PLC 控制系统结构

港口胶带运输机电气自动化系统融入PLC 技术后，它的整个系统变为分布式控制方式，其结构要素分别是现场控制系统和集中控制系统，现场控制系统主要包括控制站、控制装置和监测装置3 个部分；集中控制系统主要包括服务器装置、监控中心、操作员装置和监视屏4 个部分。集中控制装置布设在中央控制室内，它是在以太网环境下基于TCP/IP 协议基础上，使现场控制数据进行互相共享的过程。当数据交互联通距离大于1200 m 时，就需要在以太网连接的基础上，另外加设中继器对网络信号进行增强，从而提升数据交换效果。

3.1.3 PLC 在港口除尘方面的应用

PLC 控制技术对于港口除尘也可以起到积极作用。在运输煤炭资源的港口，通常在堆放煤炭地点会发生扬尘等环境污染问题，这是就需要采用高压水枪喷水的方式对其进行洒水处理，以此就可以防止煤炭温度过高引起自然和降低扬尘。为此，将PLC 控制系统按照分布式I/O 结构应用到除尘的整个系统，通过对操作画面的有效控制和监测，就可以是使作业人员详细了解到水泵工作情况、压力、以及水池储水等情况，可以减低港口降尘工作压力，在对洒水作业进行智能控制的同时保证除尘的质量，以此可以保证港口顺利运行生产工作[3]。

3.2 散货装备自动扫描与控制技术

在未引入PLC 技术前，通常情况下是通过估量测算、肉眼观察或者借用摄像机等原始工具，对散货装卸作业中料堆的分布、高度等数据进行经验式的估算，这样形成的数据参数缺乏科学性、完全凭经验，很容易受到工作人员经验、估算时间、天气等各种因素影响，存在较大的人为数据误差。以上误差极容易造成运输船只受损、堆料场地破坏、船只沉没等事故。因此，基于上述误差有可能引发的各种隐患，引入PLC 技术就显得极为必要，借助PLC 技术可以对各类需要参数进行精准有规则的计算，以此确定后续更为精准的操作数据。将PLC 技术引入港口散货装卸施工作业中，主要是在堆料机、装船机、卸船机上实现设备自动化，依据激光测距的原理，在卸船机和堆料机上安装目标定位系统，在装船机上安装激光扫描仪，这样就可以更加科学合理的确定目标检测参数，有效的提升港口散货装卸作业效率，具体操作为：在对激光测距进行充分应用的过程中，自动化检测与识别可以针对船舱位置、船体等多个目标实施，其中可以高度识别舱底与舱口，充分检测船舱内物料的分布情况和物料类型等。

（1）对抓斗卸船机进行自动化扫描和控制。同时在TPS 结构内部安装2 个偏转镜，用以反射作用下的激光接收。在实际的检测期间，为确保数值的精确度，工作人员需对发射光和入射光的时间差展开详细计算，确保激光器和物体之间的距离在可控范围之内。2 级偏转镜实际运转期间，对目标物体发射出的激光做持续扫描记录，将目标物体上的各表面点距离做同步记录，由此得出反射激光的距离值和角度值，并计算得出目标物体表面的位置情况和实际形状，便于后续物体表面的实际还原。激光测距期间，针对自动化检测和识别情况，工作人员可以船舱的实际位置和各船体作为目标，借助科学手段对舱底与和舱口进行精确的识别，并对船舱内存储物料的种类及分布情况做详细统计，便于数据工作的统计。

（2）智能化斗轮堆取扫描操作。与常规的卸船机操作流程相似，斗轮堆取扫描操作期间，需要借助自动化、智能化的TPS 来辅助完成。具体开展时，TPS 收集到的数据可实时传输至堆取料机的运行中心，在此条件下可实现安装位置信息和堆取料机PLC 相位置信息的相互结合，同时开始对立体化表面展开专业的运算，用以还原基础数据，并可获得最为精确的料堆位置和立体形状信息。就堆取料机运行中心来讲，其在工作期间可对各项数据做专业的后期处理，借助内部的中央控制服务器对处理完的数据进行上传和记录保存，与此同时将保存的数据与控制室内部的终端行为进行连接，得出料堆图的立体模型[4]。

4 结束语

近年来，基于港口工程数量的不断增加，大型的港口区域自动化机械设备被越来越多的应用在实际的工程作业当中，这在降低港口区域自身工业成本的同时，对周边环境的保护也起到一定的助推作用。以实际工程为案例，就港口机械设备中的电气自动化技术做详尽阐述，具备一定的专业性和指导性。