港口機(jī)械電氣系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

張?zhí)煊?，宋天?/p>

(上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司，上海 200125 )

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港口機(jī)械電氣系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

張?zhí)煊?，宋天?/p>

(上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司，上海 200125 )

當(dāng)前港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行仍以繼電器為主，這種電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且整體運(yùn)行效率較低，在實(shí)際的使用過程中不僅會(huì)消耗大量能源，而且還容易引發(fā)各種故障，無法滿足港口區(qū)域裝卸作業(yè)的基本需求?；诖?，本文利用PLC控制系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器，以期提高港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

港口機(jī)械；電氣系統(tǒng)；可靠性設(shè)計(jì)；PLC控制系統(tǒng)

近幾年，我國港口貨物運(yùn)輸量不斷增加，使得港口的機(jī)械化進(jìn)程也在不斷提升。雖然在港口機(jī)械設(shè)備中引進(jìn)了很多先進(jìn)的技術(shù)手段，但由于港口機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)相對(duì)比較落后，導(dǎo)致生產(chǎn)效率水平難以提升，因此選擇引入PLC控制系統(tǒng)，進(jìn)而滿足港口多元化、高水平發(fā)展的需要。

1 PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械中的應(yīng)用分析

1.1 PLC控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

這一控制系統(tǒng)的工作原理主要是運(yùn)用可編程的存儲(chǔ)器對(duì)內(nèi)部程序進(jìn)行精準(zhǔn)運(yùn)算和控制，并利用輸入和輸出控制機(jī)械操作來完成整個(gè)生產(chǎn)的過程。在控制系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的運(yùn)行原理相差無幾，而且它的構(gòu)成部件與計(jì)算機(jī)也沒有太大差別。在PLC控制系統(tǒng)的實(shí)際使用中，技術(shù)人員需要采入樣本，樣本形式可以是各種壓力、極限開關(guān)等信號(hào)，采集完信息樣本后，技術(shù)人員再執(zhí)行下一步的運(yùn)轉(zhuǎn)程序，循序漸進(jìn)完成輸出夾斷過程。將PLC控制系統(tǒng)運(yùn)用在港口機(jī)械中，極大降低了傳統(tǒng)港口機(jī)械運(yùn)行中高能源的消耗，而且還可降低電能的消耗，提升港口機(jī)械的工作效率。

1.2 港口機(jī)械中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景

技術(shù)人員將PLC控制系統(tǒng)融入到港口機(jī)械中，對(duì)港口機(jī)械的作用非常重要。以港口機(jī)械中的起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)為例進(jìn)行分析，在港口起重機(jī)電氣系統(tǒng)中引入PLC控制系統(tǒng)可以讓起重機(jī)的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)來作為主要的執(zhí)行指令，運(yùn)用這一執(zhí)行指令來實(shí)現(xiàn)港口機(jī)械起重機(jī)的控制等功能。隨著PLC控制系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，港口起重機(jī)不管是運(yùn)行效率還是速度都有了極大提升。當(dāng)前的港口機(jī)械設(shè)備基本上可以滿足港口的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)需求，而隨著市場(chǎng)需求的增加，使得這一控制系統(tǒng)的種類也呈現(xiàn)出了多元化的特點(diǎn)，因此，在港口機(jī)械運(yùn)行中引入這一系統(tǒng)時(shí)需要找尋一個(gè)合適的控制系統(tǒng)種類，這樣才能夠針對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際工作原理進(jìn)行有限元分析，滿足起重機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)需求。除此之外，技術(shù)人員還應(yīng)根據(jù)港口機(jī)械的抗干擾系統(tǒng)，對(duì)PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的相關(guān)干擾因素進(jìn)行控制。

2 改造實(shí)例分析

本文以某一港口門座式起重機(jī)改造為實(shí)例進(jìn)行分析。此起重機(jī)主要工作原理是以繼電器關(guān)聯(lián)作為控制模式，但在當(dāng)前的港口生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)量不斷增加，使得起重機(jī)械長(zhǎng)期處于一種超負(fù)荷的作業(yè)狀態(tài)，導(dǎo)致各種故障頻發(fā)?；诖耍夹g(shù)人員采用引入PLC控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析和改造。

2.1 起重機(jī)改造方案

一般門座式起重機(jī)都是采用繞線式電機(jī)，本文實(shí)例中的門座式起重機(jī)也是采用繞線式電機(jī)。技術(shù)人員首先要將繞線式電機(jī)改造為變頻電機(jī)，同時(shí)經(jīng)過改造之后的PLC系統(tǒng)具備了自我診斷功能，在落實(shí)改造方案時(shí)，技術(shù)人員還要采用交流變頻調(diào)速和PLC程序進(jìn)行控制。

2.2 港口機(jī)械電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

港口中門座式起重機(jī)的電氣系統(tǒng)包含了照明、傳動(dòng)等功能，在實(shí)際完善中，引入PLC控制系統(tǒng)不僅可以保證港口機(jī)械運(yùn)行的安全性和可靠性，而且機(jī)械中的電磁裝置在運(yùn)行時(shí)也不會(huì)受到其他因素的影響，極大促進(jìn)了港口機(jī)械的綜合發(fā)展。

在設(shè)計(jì)方案時(shí)，技術(shù)人員還要重視PLC控制系統(tǒng)自身機(jī)型的合理選擇。在選擇系統(tǒng)機(jī)型時(shí)，技術(shù)人員除了要考慮港口機(jī)械電氣系統(tǒng)自身的購置成本以外，還要考慮到實(shí)際的使用性能。這樣才能夠做到有針對(duì)性地根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境來選擇調(diào)速方式，更好滿足當(dāng)前區(qū)域的港口機(jī)械電氣系統(tǒng)運(yùn)行。

2.3 基于PLC控制系統(tǒng)的起重機(jī)控制系統(tǒng)

對(duì)起重機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，技術(shù)人員要將工作重心放在起重機(jī)的起升結(jié)構(gòu)、PLC程序控制以及輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。須對(duì)傳統(tǒng)門座式起重機(jī)的起升結(jié)構(gòu)中存在的問題進(jìn)行具體分析，比如:傳統(tǒng)起重機(jī)運(yùn)行中造成的能源浪費(fèi)、運(yùn)行成本高等問題，并在此基礎(chǔ)上引入可以控制矢量的變頻設(shè)備。在PLC程序設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員還要將起升制動(dòng)器根據(jù)當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行適當(dāng)完善，確保在實(shí)際運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行故障。同時(shí)，在PLC程序控制上，技術(shù)人員還要保證控制器的選型與PLC配置合理的情況下，繪制出PLC運(yùn)行流程圖(如圖1所示)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)置抓斗控制，使起重機(jī)的運(yùn)行可以符合設(shè)置的實(shí)際參數(shù)。對(duì)相關(guān)輔助系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，技術(shù)人員可以從操作臺(tái)、安全保護(hù)裝置等方面入手，保證改造后的起重機(jī)復(fù)制系統(tǒng)可以更好地發(fā)揮其作用，確保港口機(jī)械電氣系統(tǒng)的安全可靠性。

2.4 起重機(jī)改造調(diào)試

技術(shù)人員對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改造后，還要檢測(cè)起重機(jī)外觀以及電源柜的情況，分析當(dāng)前電氣系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)和運(yùn)行趨勢(shì)。此外，還要對(duì)改造后的起重機(jī)進(jìn)行全面檢測(cè)，保證港口機(jī)械電氣系統(tǒng)能夠更加安全可靠，這也是降低起重機(jī)故障幾率的主要方法。

圖1 PLC運(yùn)行流程圖Fig.1 PLC operation flow chart

3 結(jié)語

在港口運(yùn)行中，對(duì)機(jī)械電氣系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，需先對(duì)引入的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行全面了解。PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中取得了較好成效，因此，技術(shù)人員須重視港口機(jī)械電氣系統(tǒng)的改善，以此來進(jìn)一步提升港口機(jī)械的整體作業(yè)效率，保證港口機(jī)械電氣系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，更好地滿足港口的發(fā)展需求。

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Reliability design of port mechanical electrical system

ZHANG Tian-yu,SONG Tian-you

(Shanghai Zhenhua Heavy Industry (Group) Co.,Ltd.,Shanghai 200125,China)

The current operation of port mechanical and electrical control system is still mainly relay. The structure of electrical control system is very complicated and whole operation efficiency is low. In actual use,it will not only consume a lot of energy,but also easily lead to various failures,which can not meet the basic needs of port area loading and unloading operations. Based on this,this paper uses PLC control system to replace traditional relays,so as to improve port mechanical and electrical control system stability.

Port machinery; Electrical system; Reliability design; PLC control system

2017-01-07

張?zhí)煊?1983-)，男，本科，電氣工程師。 宋天佑(1984-)，男，本科，電氣工程師。

U653.92

B

1674-8646(2017)06-0158-02