可編程控制技術(shù)在港口自動化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘 要：可編程控制技術(shù)利用可編程控制器來實現(xiàn)通用工業(yè)自動化控制，對改造傳統(tǒng)工業(yè)控制技術(shù)，提升工業(yè)自動化水平有重要實踐意義。港口運行中涉及大量電氣系統(tǒng)，利用可編程控制技術(shù)對港口電氣系統(tǒng)進行改進，能有力的提升港口電氣系統(tǒng)自動化水平。文章以港口電器系統(tǒng)為例，分析了可編程控制技術(shù)在港口自動化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用策略，對港口電氣系統(tǒng)自動化實踐有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：PLC；可編程控制技術(shù)；港口自動化；電氣系統(tǒng)自動化

1 引言

可編程控制技術(shù)是利用可編程控制器來實現(xiàn)對通用工業(yè)自動化控制的技術(shù)，其核心是可編程控制器，可編程控制器最初在上世紀(jì)六十年代于美國出現(xiàn)，被用于取代傳統(tǒng)的繼電器實現(xiàn)邏輯判斷、計時、計數(shù)的順序控制功能，充分結(jié)合了計算機與繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點。應(yīng)用可編程控制器，用戶只需改變程序即可以改變生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的自動化，能有效的克服傳統(tǒng)繼電器接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、靈活性差等缺點，而在使用中并不需要了解專門的計算機編程語言，僅采用一套簡單的指令即可以繼電器梯形圖進行設(shè)計、調(diào)試與查錯，使用極為簡便快捷。其于這可編程控制技術(shù)的這些優(yōu)點，在近年來可編程控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，改變了傳統(tǒng)自動化技術(shù)的不足，對實現(xiàn)新型工業(yè)自動化具有重大現(xiàn)實意義。港口生產(chǎn)過程中涉及大量電氣系統(tǒng)，包括如起重、傳輸、固定、除塵、消防等系統(tǒng)，應(yīng)用可編程控制技術(shù)能有效減輕港口生產(chǎn)勞動強度，提高生產(chǎn)效率，提升運營安全水平。文章就可編程控制技術(shù)在港口自動化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用進行淺要的探討。

2 可編程技術(shù)的基本工作原理和程序編制

2.1 可編程技術(shù)的基本工作原理

可編程技術(shù)的核心為可編程控制器，可編程控制器實際相當(dāng)于一部微型計算機，雖然可編程控制器類型繁多但其結(jié)構(gòu)和基本工作原理相當(dāng)，主要由主機、輸入/輸出接口、電源、編程器擴展接口以及外部設(shè)備接口幾部分組成。在可編程控制器工作過程中，采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式，運行時根據(jù)用戶編制好的程序按地址號周期性循環(huán)掃描，并不斷對輸入信號進行采樣和對輸出狀態(tài)進行刷新，每個掃描周期經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個步驟。輸入采樣階段讀入輸入數(shù)據(jù)或輸入端子的通斷狀態(tài)信息，程序執(zhí)行階段對程序進行順序掃描并經(jīng)相應(yīng)運算處理獲取結(jié)果，再將輸出信息輸出到輸出鎖存器通過繼電器、晶體管、晶閘管等實現(xiàn)對相應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動。

2.2 可編程控制技術(shù)程序編制

可編程控制技術(shù)需要根據(jù)控制要求編制軟件程序，編程主要利用各類編程元件提供的動合和動斷觸點進行，包括如輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數(shù)器、特殊功能繼電器等?？删幊炭刂破鲀?nèi)部的這些編程元件同傳統(tǒng)繼電器相當(dāng)，也有類似線圈和觸點等功能，但只是以存儲單元的邏輯狀態(tài)來實現(xiàn)，而非硬件繼電器。可編程控制器生產(chǎn)廠家會為可編程控制器提供程序編制語言，以此來描述控制要求以滿足用戶控制需要，通常采用梯形圖語言和指令語句表語言來實現(xiàn)。梯形圖語言利用類似于繼電器動合、動斷觸點、串并聯(lián)等關(guān)系的圖形語言進程編程，這種編程語言直觀易懂便于操作。指令語句表編程則用指令助記符來編制控制程序，類似于計算機匯編語言，比梯形圖編程稍顯復(fù)雜。

3 可編程控制技術(shù)在港口自動化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 可編程控制技術(shù)在港口門機中的應(yīng)用

在港口運營中，門式起重機是重要的裝卸機具，門式起重機包括主勾、副鉤、行走大車、小車幾個動作部件，完成行走、變幅、旋轉(zhuǎn)、起升等動作進行裝卸工作，其結(jié)構(gòu)較為簡單，僅用單一的中型可編程控制器即可實現(xiàn)自動化控制。各動作部件通常利用三相交流異步電機驅(qū)動，此外還包括變壓器、開關(guān)、接觸器等設(shè)備，由于門機工作隨機性較大，同時工作環(huán)境惡劣，因此需要在自動化電氣系統(tǒng)中加入眾多保護功能、故障診斷功能、報警功能等，同時還需要完成各種啟動動作的控制。如主鉤的動作包括上升運轉(zhuǎn)和下降運轉(zhuǎn)，其中下降運轉(zhuǎn)包括電動、反接制動、再生制動等狀態(tài)，可以利用可編程控制器與操作手柄主令控制器、電機綜合保護器、輸出中間繼電器、報警裝置等相接，利用可編程控制技術(shù)實現(xiàn)整個門機的集中控制。為防止出操作人員錯誤操作造成危險，可以運用可編程控制器內(nèi)部保護繼電器為所有的限為保護設(shè)置閉鎖運行機制，當(dāng)達(dá)到限位點后操作自動中斷，既便重新送電在不復(fù)位時也無法繼續(xù)原向運行，同時還可以設(shè)置自動復(fù)位、過流、過載、缺相等保護策略。

3.2 可編程控制技術(shù)在港口膠帶動輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

在港口膠帶運輸系統(tǒng)中，可以利用可編程控制技術(shù)來實現(xiàn)整個膠帶運輸系統(tǒng)的集中監(jiān)視控制，并實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合保護。如利用可編程控制器將集控系統(tǒng)、調(diào)度電話系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等結(jié)合起來，構(gòu)建起一個完整的集控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對整個港口膠帶運輸系統(tǒng)的遙測、遙信和遙控，有效的提高整個膠帶運輸系統(tǒng)的安全性、可靠性和工作效率，能極大的減少現(xiàn)場操作人員數(shù)量，降低設(shè)備故障處理時間。在港口膠帶運輸系統(tǒng)自動化控制體系中，可分為現(xiàn)場控制和集中控制兩部分，利用可編程控制器構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)，現(xiàn)場控制包括控制站、現(xiàn)場控制設(shè)備、現(xiàn)場檢測設(shè)備，集中控制包括監(jiān)控中心、操作員、工程師、服務(wù)器等，現(xiàn)場控制與集中控制利用有線或無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信，利用各類傳感器、控制器實現(xiàn)場場操作與數(shù)據(jù)采集任務(wù)。利用可編程控制器構(gòu)建港口膠帶運輸系統(tǒng)自動化控制體系，集控中心可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)的監(jiān)控管理，及時采集、處理膠帶運輸過程的各項數(shù)據(jù)，能有效確保人員和設(shè)備安全，而操作人員僅需在集控中心即可完成膠帶運輸機的監(jiān)視與控制工作。

3.3 可編程控制技術(shù)在港口消防除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

在港口生產(chǎn)過程中，往往會產(chǎn)生大量揚塵，不僅造成巨大的環(huán)境污染，還會影響港口生產(chǎn)的正常進行。此外，港口存在大量電氣系統(tǒng)和大量貨物，既便設(shè)置大量人員也不可能全方位監(jiān)視現(xiàn)場消防狀態(tài)，極容易滋生消防隱患。在傳統(tǒng)的港口除塵中，通常采用人工噴槍灑水除塵的方法，能有效防止揚塵污染，但需要投入大量人力。利用可編程控制技術(shù)構(gòu)建港口除塵自動化系統(tǒng)，將現(xiàn)場電控箱與集控中心除塵監(jiān)控主機相連，通過現(xiàn)場監(jiān)視器、傳感器采集港口生產(chǎn)現(xiàn)場揚塵狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時還可以采集現(xiàn)場消防數(shù)據(jù)，并利用傳感器監(jiān)控泵房設(shè)備工作狀態(tài)，包括水泵工作狀態(tài)、水壓、流量、水位等數(shù)據(jù)。通過消防數(shù)據(jù)、揚塵數(shù)據(jù)、泵房數(shù)據(jù)等的采集，及時獲取揚塵、消防、泵房等方面的信息，并利用噴酒系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，實現(xiàn)揚塵消除、異常報警、自動滅火等動作，能有效提高消防除塵工作效率，確保港口環(huán)境和生產(chǎn)安全。

參考文獻

[1]王立霞.PLC可編程控制技術(shù)在礦井運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（11）.

[2]謝偉紅.可編程控制技術(shù)在電力負(fù)荷管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電力信息化，2009（05）.