广西钦州国际集装箱码头有限公司
广西 钦州535000
摘要：随着我国航海事业的不断发展壮大，我国港口规模也日益扩大，港口设备的需求越来越多。在港口设备中，PLC设备对于港口的正常运行和控制至关重要，发挥着非常大的作用，受到了广泛的重视。鉴于其重要的地位，本文对PLC设备在港口设备中的应用进行了研究，并深入分析了PLC在港口设备中的应用系统设计以及安全保障设计等方面内容。
关键词：PLC设备；港口设备；应用研究
0 引言
在港口有关设备的运行和管理工作中，需要具有能够进行通信和数据传输功能的设备，所以自动控制系统在这之中是非常关键的。传统的的通信模式是使用串行传输的模式，并通过传输速率定义、硬件架构和通信数据格式等内容的定义，可以轻松完成简单的通信设计。通过这种方式，可以根据指定的通信规范，实现主控端和客户端设备的数据共享和指令发布工作，同时，还能够利用监控系统的可操作性对港口设备进行指令输送以达到令人满意的控制效果。
1 PLC的概念与工作原理
PLC是可编程逻辑控制器的全称，关键部件有电源，核心处理器，存储器，输入输出电源接口电路等构成的编程控制器，其采用的可编程存储器与计算机程序操作系统一样，主要功能是存储程序，也能够向特定的用户传输指定的数据操作和相关指令等。
在港口设备和机械制造中，PLC的工作原理为：以输入采样，执行用户程序和输出刷新这三个过程完成指定的任务。这个过程的实现需要扫描整个的周期，而PLC的任务便是要对周期进行扫面，如下图为其工作原理示意图。第一，必须输入数据以进行输入采样，使用可编程控制器扫描并传入相关数据，再将得到的数据扫描存储在I/O图像区域内，在完成这个操作后，PLC就会自动进行接下来的操作。但是，当输入脉冲改变为初始输入状态和数据时，务必要保证输入脉冲信号的实际强度远远超过扫描周期的强度。否则，可能会出现许多无法读取输入数据信息的现象。在执行用户程序的操作时，PLC的扫描顺序必须按照从上到下进行扫描，这是程序设计中的规定。在扫过描的程中，应该按照从左到右，从上到下的方向扫描程序，并根据相关的顺扫描序执行逻辑操作，直到操作完成。PLC将会根据结果做出准确的判断。根据上述两个阶段中的相应过程平滑地执行输出刷新。可编程控制器根据输出刷新的过程进行最终输出。因此，这个阶段是非常关键的，它可以将相应的刷新数据存储到存储器中。
图1 PLC工作原理
2 PLC在港口设备中的系统设计
（1）软件设计。所有程序进行开发所必须的工作就是进行系统设计，其重点内容是确定系统的全局性操作和流程顺序，然后通过开发编码程序来实现。所以，在软件设计过程中，应根据硬件的设计方案来设计PLC程序内单元之间的互连方式，并根据系统动作流程设计PLC程序的运行顺序。在系统规划阶段，除了PLC要实行梯形图程序外，用户界面的交互也是这一阶段的主要关注点，用户界面的质量很大程度上影响了用户对系统运行的便利性和可靠性。所以，开发软件时，应该综合考虑用户的需求，并兼顾PLC程序的构建，打造适合用户使用的界面设计。
（2）PLC程序设计。可以使用WinProLadder图语言编写PLC程序，程序主要分为两部分：系统动作序列部分和系统功能部分。开发系统时，不仅要开发机器的动作，还应该使用户在操作功能时可以进行自主设置，这些功能都需要通过设置参数来实现。例如，如果用户想要将叉车的拾取频率从之前的一分钟减少到半分钟，那么程序员需要设定的参数就是时间，而堆栈图程序必须配置存储位置来存储这些参数，然后将参数输出到周围的叉车，并根据既定的程序进行操作。所以，储存器的配置和寄存器序列一定要与用户界面设计相结合，才能准确读取输出参数，以满足用户的需求。
（3）用户界面设计。用户界面设计应该是一种智能图形显示屏触摸式，其主要功能是让用户界面在开发的对话框操作后形成对话，而不是间接向程序源代码修改参数。除了图像编辑器之外还要控制HMI机的开发，还需要配合PLC系统动态顺序规划的梯形图程序，设计操作员要根据相关变量设置各个元件的PLC程序组成按钮来代替，可以与PLC顺利进行数据交换，完成交流功能。因此，用户界面的开发大致可分为三个步骤：系统规划；操作界面开发；系统通讯。
3 PLC在港口设备中的安全设计
因为港口设备中的自动机械设备其功能非常复杂，且制造成本较高，如果运行出现任何异常情况，如果不能立即对其进行检测、警示和处理，问题就会扩大的越来越严重，最终甚至造成设备的停止运行，造成不可挽回的损失。针对这一问题，我们应该尝试构建设备异常故障主动预警系统。这样做的目的有两个，第一，立即通知工作人员进入异常状态，并警示工程师做出应急维护和处理；其次，存储和分析记录以提供管理进行参考的更改。整个预警系统的底部是港口设备组；中间层是警告系统服务器，它可以远程和即时监视每个设备的运行状态。最重要的是接收警报的各种设备。端口设备内部控制器连接网络控制器，网络控制器再次通过互联网将重要的操作设备控制器转移到服务器，警告系统在出现异常情况时，警告系统服务器即按照警告信息向具体设置处理设备，以及存储在数据库中的异常状态。在警告系统服务器部分，可分为：主程序控制模块，预处理模块，参数索引模块，信息执行模块。预处理模块接收到设备的异常信息后，主程序控制模块可以根据设置的服务读取参数索引模块的相关参数的设置，最后通过信息执行模块释放警告信息。一般情况下，尝试构建一个警告系统服务器来监控端口设备组的异常信息。当发生异常信息时，可通过短信，字幕机，电子邮件，区域网络广播等方式向相关人员通报紧急处理。
4 结语
综上所述，一般情况下，将PLC应用于对港口设备的各类起重机的工作，运行和停止，可以明显地提高港口设备运行的安全性和稳定性，可靠性，进一步节省了资源和造价成本。详细来说，不仅可以提升系统的可靠性，同时该技术应用高效的升降设备，能够综合不同的负载重量，对升降速度进行自主控制，可以极好地防止出现过载现象，防止安全事故发生。其次，它可以加强货物装卸的效率和安全。系统也可随改提时修升速度，加减速时间等变量数值，使起重机实现变频调速，一直保持最佳的工作状态，并准确定位制定货物，保障卸货的高效。
参考文献：
李林生，季本山，周汝发等。基于PLC和变频器的港口桥式起重机控制系统分析[J]。机电产品开发与创新,2014，（21）：11-13。
刘兆明，赵向前，李芳阁等。PLC设备与变频器常见故障分析及其在港口机械中的应用[J]。科技创新导报，2015，（11）：32-34。
杨新宇，张德峰，何浩轩等。关于PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用[J]。机电产品开发与创新，2013,22:1-5。
黄彩冰，戴明威，吴成浩等。浅谈PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景[J]。2013，（24）：44-46。
李明伟，朱浩天，梁静茹等。关于PLC技术在我国电气工程及其自动化控制中的应用研究[J]。工程技术研究，2016，（18）：22-26。
[6]齐蔷薇，侯亮平，马光伟等。浅析港口设备中PLC的应用研究[J].科技创新导报，2015，（1）：20-24.
论文作者:黄厚佳
论文发表刊物:《科技新时代》2019年3期
论文发表时间:2019/5/9
标签：设备论文; 港口论文; 程序论文; 系统论文; 操作论文; 用户论文; 参数论文; 《科技新时代》2019年3期论文;