港口机械电气自动化技术与控制

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摘要：在科学和信息技术不断进步的背景下，电气自动化技术的应用范围越来越广，给人们的工作及生活都带来了极大的便利。港口建设对国民经济的发展具有重要意义，新时期积极加强港口机械电气自动化技术研究势在必行。本文首先对电气自动化控制技术进行了简要概述，并详细探讨了PLC电气自动化技术与控制和散货装卸自动化技术与控制。

关键词：港口机械；电气自动化技术；控制

1电气自动化控制技术概述

1.1设计理念

根据设计理念，电气自动化控制技术在应用中可以实现总线监测、集中监测和远程监测的功能，设计理念具体体现如下：（1）集中监测中，电气自动化控制技术能够通过一个处理器完成整个控制，控制过程灵活、简便，具有较强的可维护性和运行便捷性。（2）在总线监测中，控制功能呈现出集中性，有助于高效完成现场监控。将该技术应用于各个领域，以上设计理念都呈现出了较强的应用价值。因此在实际构建该技术的整体框架时，应结合具体的应用环境和需求，不断完善设计方案。

1.2特点

（1）尽管信息量小，但是在准确性和速度方面呈现出较高的优势。（2）反应速度较快，能够在短时间内进行信号传递，更能够实现兼容远程操纵。（3）控制过程上，仅需要较短的时间且效率较高。（4）能够实现远程数据采集和控制。

2PLC电气自动化技术与控制

2.1PLC在港口门式起重机中的应用

将PLC技术应用于港口门式起重机当中，即使在频繁的操作中，也有助于使港口起重机长期处于稳定运行状态下，避免了操作失灵和灵敏性降低的缺陷。在实际操作的环节，要求操作人员在操作主令控制器这一媒介基础上，有效控制PLC输入、输出外接端口与联锁电路、过压电路以及过流电路等。当直流24V信号出现在PLC输出端时，说明正常运行状态是对应门式起重机的PLC外围输出信号状态，在此基础上能够促使合理驱动在小型化继电器装置线圈中实现，接触器线圈在运行中的小型继电器上会被触动，设备内部的各个运作机构随之启动并进入到运行模式。

2.2PLC在港口胶带运输机中的应用

电气自动化系统是传统港口胶带运输机的主要特点，分布式控制结构是其典型结构，在这一系统内部，现场控制装置、现场检测装置以及控制站等为现场控制系统的3个主要内容，而现场监视屏、操作员装置、监控中心以及服务器装置等多个部分共同构成了运输机电气自动化的集中控制系统，通常需要在中央控制室中设置集中控制器，在TCP/IP协议的基础上，可以促使交互、数据通讯工作在控制站与集中控制装置之间实现，在这一过程中，离不开一个重要的网络媒介，即以太网。要想实现高效的数据交互过程，设备处于具体的运行状态中时，如果数据通讯同集中控制装置之间拥有＞1200m的交互距离，此时二者之间的连接不仅需要对以太网进行应用，同时还必须增设中继器，以构建更加良好的数据交互结果。

2.3PLC在港口集装箱桥式起重机中的应用

装卸桥电气系统具有数据交互多、设备分布范围广等特点，将PCL应用于该系统中，促使PLC的状态数据、给定信号以及控制命令等内容更加完善，而由系统驱动器及PLC共同构成的信息共享系统则呈现出较强的完善性，有助于设备关联控制的高效性。在港口集装箱桥式起重机电气自动化当中充分利用PLC技术，能够更加有效的说明系统故障、驱动器颞部故障以及PLC数据，结合系统显示数据，工程技术人员在日常工作中，可以及时对系统中的故障进行发现和排除，对于提升系统及设备的运行稳定性具有重要意义。重要参数需要被设置于驱动器内部，其为技术输出奠定了良好基础，PLC能有效储存故障的历史信息以及驱动器的相关信息，在对相关实际参数进行全面统计的基础上，如吊具开闭锁次数、制动器累积工作次数、接触器动作次数和各个机构运行时间等，有助于系统设备的长期稳定运行。在充分应用CCMS的背景下，能够构建一个人机友好的交流界面，系统的实际运行状态可以被操作人员第一时间掌握，在直接连接、转接光缆转换器的背景下，PLC及系统远程站之间可以实现数据的高度共享，在此基础上可以形成透明化以及准确性较高的系统网络数据，极大提升了控制系统的准确性、灵活性，为操作人员更加高效的展开工作奠定良好的基础。

3散货装卸自动化技术与控制

3.1集装箱装卸自动化技术

世界首座自动化运行集装箱码头为荷兰鹿特丹港ECT码头，于1993年正式建成并投产。此后的几年中，香港、新加坡、德国以及日本等都展开了集装箱自动化运行建设。针对德国以及荷兰自动化码头来讲，其构建过程中将各种组合应用技术应用在了堆场，如自动化导向车、轨道式龙门吊等；堆区另一端的外集卡装卸控制应用了遥控吊具、远程人工操作等技术和设施。新加坡码头在构建中，将高架式自动化场桥应用在了自动化堆场，其优势在于拥有较小的自重，可以实现精确定位等，因此针对水中桩来讲具有更高的应用价值，但是其缺陷在于仅适用于内集卡作业。香港的HIT码头以及日本东京码头在构建的过程中所采用的自动化技术主要为轨道式龙门吊等半自动化技术，因此运行过程中仅能采用大车自动化作业方式，在内、外集卡自动化装卸中需要利用人工操作。我国高桥2期码头于2006年建成，作为我国的首个集装箱自动化堆场，其运行过程中不仅能够实现精确定位和科学的激光测量，同时还能充分的应用图像等先进技术，这一码头成为世界首座内、外集卡全自动化对箱、落箱的港口。

3.2散货装备自动扫描与控制技术

在散货装卸作业中，针对料堆的堆型分布、最大和最小高度进行实时监测至关重要，在此基础上还应严格遵守有关规则展开计算，只有这样才能够更加科学合理的确定后续操作的作业参数。以往上述数据都是通过估测和肉眼观察的方式来获取，部分数据在获取的过程中采用了摄像机等工具。在此基础上形成的数据严重缺乏精确性，很容易受人为情绪、时间、气候等客观因素的影响，人为失误会导致数据形成较大的误差，故此在实际操作的过程中容易引发各种严重的事故，如船体受损、堆场地面损坏、沉船以及翻船等。所以，在港口散货装卸作业中合理应用料堆轮廓自动检测技术至关重要，而在这一过程中，有助于设备自动化的实现，包括斗轮堆料机、卸船机和装船机等。根据激光测距原理，将目标定位系统安装于抓斗卸船机和斗轮堆取料机中，可以将其检测器件的功能充分发挥出来；将激光扫描仪安装于装船机中，能够更加高效的实现目标检测作业。

（1）抓斗卸船自动化扫描与控制。2个偏转镜存在于TPS内部，激光由激光器发射出来，在两级偏转镜反射的基础上，会在物体表面映射出来，在此基础上对激光进行反射，最后会被激光接收器所接收。在精密检测的过程中，需要对于反射光与出射光之间形成的时间差进行充分的计算，并精确掌握激光器与物体之间的距离。在对第2级偏转镜进行充分应用的过程中，可以在利用目标物体的基础上促使激光产生2维连续性扫描，同时科学测量目标表面各点之间的距离，物体三维位置数据在各点反射激光的距离和角度基础上可以更加精确。结合该点位置的数据，通过合理计算，能够全面提取目标物体表面的位置以及形状特点，此时可以将物体的表面形状进行还原。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。

（2）斗轮堆取自动化扫描控制。该技术同卸船机相同，在实际使用的过程中，扫描都需要借助TPS。实际展开扫描操作时，堆取料机运行中心可以接收到来自TPS的数据，将TPS安装位置信息与堆取料机PLC相关位置信息进行结合，在对立体化表面还原算法进行应用的过程中，可以有效获取料堆位置和立体形状等信息。针对本地工作中心来讲，其运行中可以有效的处理各种数据，同时需要在中央控制室服务器中对其进行传递和保存，在这一过程中，还需要将数据库信息与控制室内部的远程终端进行结合，充分展示立体化料堆图形。

4结语

综上所述，近年来，我国在积极进行现代化经济建设的过程中，港口机械电气自动化的技术水平明显提升，在这种情况下，现代港口呈现出大型化、自动化和智能化的特点，为我国的进出口贸易提供了机电的便利。本文针对我国广泛应用的PLC电气自动化技术及散货装卸自动化技术与控制展开了探讨，希望为我国港口的未来建设奠定一定的理论基础。

参考文献：

[1]林卫国,徐长生,徐志刚.港口机械结构应力实时监测系统研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版）,2017(2):289-292.

[2]何钢,李琳,黄亦翔,等.基于ZigBee无线传感网络的港口机械监测系统[J].机电一体化,2016(4):52-56.

作者:程广恩 单位:上海振华重工（集团）股份有限公司陆上重工设计研究院