摘要：科学技术的迅速发展带动了自动化技术的创新。现如今，自动化技术在港口设备中也有着非常重要的应用。本文就此结合实际，分析了PLC电气自动化，然后详细阐述了PLC电气自动化在港口门式起重机、港口胶带运输机、港口集装箱桥式起重机中的应用。
关键词：港口设备；电气自动化技术；应用
目前，电气自动化技术在港口设备中的应用效果非常显著。它不仅能缩短工作流程，简化工作流程，还更方便控制，操作性非常强。随着港口设备的更新，电气自动化技术的应用范围也在扩宽。如在起重机、运输机等设备中都有所应用。由此可见，加大港口设备电气自动化技术的应用研究力度还是非常有必要的。
一、PLC电气自动化简述
电气自动化技术的核心是PLC，即可编程逻辑控制器。PLC技术发展至今天，其数据运算能力、逻辑处理能力得到了充分应用。同时，随着我国工业的迅速发展，PLC在工业领域的应用更为广泛。尤其是基于PLC的温度控制、位置控制等功能模块，也被应用在工业控制中。但从实际来看，PLC在电气自动化控制中的应用最为广泛。也正是因为如此，在计算机技术的支撑下，电气自动化PLC技术也很快在港口设备中得到应用。具体来说，PLC的优点包括：可靠性强，尤其是与传统继电器控制系统相比。基于PLC的控制系统是通过软件操控，无需太多的硬件连接，可有效减少硬件故障；维护工作量小。用软件代替硬件，能有效减少故障维护次数。而且与其配套的硬件稳定性也会提高，更能进一步减少维护工作量；能耗少。硬件数量的减少会有效降低整个系统的能耗。并且PLC控制系统自身的能耗也非常少。可以说，这样不仅能降低能耗，还能降低总成本。
二、PLC电气自动化在港口设备中的应用
PLC电气自动化在港口设备中的应用前景非常良好。但就目前而言，其应用主要体现在三个方面：门式起重机、胶带运输机、集装箱式起重机。
1、港口门式起重机
起重机是港口运转所需的重要机械设备。其设备性能决定了货运转运的稳定性。而用PLC技术正能提升货物转运的匀速、稳定。尤其是能解决门式起重机频繁运作的失灵问题。
图1 PLC组成
按照用途来说，门式起重机分为普通龙门起重机、水电站龙门起重机、造船龙门起重机、集装箱龙门起重机。其中集装箱龙门起重机属于港口门式起重机。以某重工集团的400t龙门起重机为例，其PLC控制系统的特征十分明显：应用模块化结构设计理念；I/O接口模板通用；操作更加智能化；调试过程简单、返修率地；易维护、升级。其主要系统构成如下图1所示：由CPU、I/O输出部件等部分组成。其中CPU是PLC控制系统的核心，包括内部I/O通道、CPU单元等。CPU与设备的连接主要是通过I/O模块。但是若要保证PLC能够适应不同的工作环境，就应依据实际情况科学设计I/O模块。其整个PLC控制系统的逻辑控制顺序为：远程信号通过计I/O模块进入PLC主站，开始执行逻辑控制程序，并通过现场总线来控制起重机的速度、起升、停止。同时，操作界面还会实时显示出工作状态，操作人员可通过智能控制系统控制、查看整个系统的运行状态。如若发生故障，系统还会自动预警。由此可见，PLC控制系统是整个龙门起重机的核心。
2、港口胶带运输机
胶带运输机也是港口生产所需的重要设备。在现代化技术背景下，将PLC应用到胶带传输机也是当前运输机的主流发展趋势。
如若在胶带运输机中融入PLC，则应采用分布式控制结构。同时，还应结合现场控制装置、检测装置、控制系统中的控制站实现胶带运输机的电气自动化控制。依据实际需求，也可在控制系统中添加集中控制器、可操作装置、服务器装置等部件。这样基于TCP/IP协议的数据在中央控制中心、PLC控制系统之间相互传输、共享，就可通过集中控制器实现。为了保证这一环节的有效性，还需合理控制集中控制装置、数据通讯距离。另外，为了整体提升PLC控制系统的可靠性、灵活性，降低总成本，还可在能远程控制所有设备的系统模式中，将一个可实现手动停机的OUT1与SA常闭点的串联块与控制程序停机回路并接，实现系统设备的连锁。这样只需一个继电器、PLC输出点，即可实现连锁功能，其总成本也会降低。而且当连锁功能启动后，基本所有设备操作都可在已有的控制系统上完成。相比于传统的需到现场拆除、强行驱动要方便的多。尤其是连锁运行信号、显示后端设备运行信号是同一个点，能避免触点的损害。总之，PLC的设计需结合实际情况，科学布局。
3、港口集装箱桥式起重机
港口的设备比较复杂，其PLC的应用难度也比较大。其中集装箱桥式起重机的结构特点非常有利于货物的装卸。但其数据交互量非常大，给PLC控制系统的设计增加了困难。从PLC结构组成来看，可借助逻辑编程系统助力于数据交互。加之，PLC本身就可发出系统控制命令。为此，可将系统状态数据、给定信号结合在一起，将PLC系统驱动器与起重机系统结合在一起。这样就能进一步完善数据共享系统。不仅如此，基于PLC电气自动化的港口集装箱桥式起重机还具有数据统计、储存等功能，从而为系统设备的维护奠定基础。另外，从技术角度来说，PLC所提供的人机交互、数据收集、故障自检等技术不仅保证了数据的共享，还保证了数据的透明、准确，从而方便操作人员控制港口集装箱桥式起重机系统。
图2 控制系统构成
以深圳盐田国际集装箱码头的岸边桥式集装箱起重机为例，其控制系统包括四个PLC系统。为了保证数据的统一采集，以以太网为基础，利用OPC通讯方式进行PLC数据采集。其数据读取则是WinCC以OPC客户端方式进行OPC服务的数据读取，并利用无线将数据发送到手持端。这样就能实现整个移动机械设备的数据采集、监控。其控制系统组成如图2所示。在该系统中，系统PLC都是以无线、有线的方式接入以太网。而OPC通讯方式对数据的现场采集则是利用软件，分别对相应的PLC数据进行采集。总之，PLC在该系统中占据着非常重要的位置。
综上所述，电气自动化技术加快了港口设备的创新、发展。在智能化技术、物联网等现代化科学技术不断产生的背景下，还应不断积累港口设备电气自动化设计的经验，并充分利用新技术，提升港口设备的电气自动化水平，满足港口的运转需求，最终促进港口经济的发展。
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论文作者:张尉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
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