自動控制在散糧卸船裝備設(shè)計優(yōu)化中的應(yīng)用

龐浩

（日照港集團嵐山港務(wù)有限公司，山東 日照 276800）

自動控制在散糧卸船裝備設(shè)計優(yōu)化中的應(yīng)用

龐浩

（日照港集團嵐山港務(wù)有限公司，山東 日照 276800）

散糧卸船裝備對海運糧食運輸起著重要的支撐作用，高效、高速和環(huán)境友好型散糧卸船機械將是未來的技術(shù)發(fā)展方向。對常用的散糧卸船裝備和相應(yīng)的機械控制原理進行了闡述，對基于PLC的自動控制技術(shù)在散糧卸船裝置中的設(shè)計應(yīng)用進行了分析。

散糧卸船；自動控制；設(shè)計

1 散糧卸船裝備與自動控制原理

散糧運輸擁有多種形式，主要包括鐵路、公路和水路三種形式，在全國性甚至全球性的糧食運輸中，水路和陸地運輸相互配合，共同組成了散糧運輸?shù)慕煌ňW(wǎng)。而散糧卸船裝置則是交通系統(tǒng)中重要的機械支撐部件。目前，港口的主要散糧卸船設(shè)備主要分為間歇性卸船機和連續(xù)性卸船機。間歇性卸船機主要包括抓斗門卸船機、帶斗門卸船機和橋式抓斗卸船機，而連續(xù)性卸船機主要包括氣力式、夾帶式、埋刮板式、螺旋式和波紋擋邊式等五種。

首先對間歇式卸船機的設(shè)計和選型進行說明，門座起重機多用于通用性碼頭，對貨種的適應(yīng)性比較強。卸散糧的時候物料經(jīng)過抓取之后可以卸至碼頭前沿的接料漏斗處，然后開啟漏斗下方的閥門，便可以卸至碼頭前沿的輸送機處，門座起重機的平均艙時量較低，單機產(chǎn)量主要覆蓋在180～320t之間。帶斗門座的起重機設(shè)置含有接料機和機上帶式輸送機，物料首先經(jīng)過抓斗抓取后卸至機上接料斗，隨后經(jīng)過機上的帶式輸送機送到設(shè)在碼頭前沿的帶式輸送機上。該類卸船設(shè)備的效率很高，卸載周期也很短，產(chǎn)量高，但作業(yè)面積大，不便于清除沙塵，環(huán)保效果比較差。橋式抓斗卸船機同樣設(shè)置含有接料機和機上給料輸送裝置，產(chǎn)量大，但該機器不能旋轉(zhuǎn)，靈活性差，防塵效果也不好。

再來分析一下連續(xù)式卸船機，首先是氣吸式卸船機是利用風(fēng)機在管道中形成負壓氣流，由埋入艙內(nèi)裝糧食中的吸嘴將糧食吸入輸入管道中，然后送至設(shè)立在碼頭前沿的帶式輸送機。氣吸式散糧卸船機的輸送系統(tǒng)中包含除塵裝置，氣流中的粉塵在排放到大氣之前會經(jīng)過全面的除塵處理，產(chǎn)量合理而且相對比較清潔，但目前在卸船裝置中的應(yīng)用并不是十分廣泛。夾帶式卸船機以兩條同步運行額輸送帶將喂料裝置喂入的散糧夾持在兩條輸送帶之間垂直提升和水平輸送，該機設(shè)置裝有大車行走、水平臂俯仰、旋轉(zhuǎn)和提升臂的前后擺動以及雙帶輸送系統(tǒng)。物料在輸送的過程中僅僅與膠帶進行接觸，這種卸船機粉塵少，污染少，噪音也很低。另外，還包括埋刮板式卸船機、螺旋式卸船機和波狀擋邊式卸船機。

所以一般來說，對卸船機的技術(shù)指標主要包括以下幾點，首先是運量，大功率的機器可以帶來運量的充足，其次是運行效率，糧食具有高速的流動性，中間過程不好控制，因此一定要做好效率把控，最后是污染和噪聲問題。因此，設(shè)計高效、高速、低能耗以及環(huán)境友好型的卸船設(shè)備是優(yōu)化工作的重點。

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字技術(shù)和仿真科技逐步的深入到了機械設(shè)計的流程環(huán)節(jié)之中，作為重要的港口機械，應(yīng)用現(xiàn)代科技代替?zhèn)鹘y(tǒng)經(jīng)驗對散糧卸船裝置進行設(shè)計優(yōu)化是非常重要的環(huán)節(jié)。而自動控制原理的內(nèi)容和實踐，則可以充分的應(yīng)用到散糧卸船機的設(shè)計之中，自動控制所包含的內(nèi)容比較廣泛，從概念上來說，自動控制指的是在沒有人為參與的情況下，利用外加的設(shè)備或者裝置，對機械或者其他對象進行控制的過程，是相對人力的概念而言的。在自動化機械設(shè)計中，多個環(huán)節(jié)和部件都需要結(jié)合自動控制原理來進行，自動控制所帶來的效益價值和生產(chǎn)價值都是很高的，應(yīng)用于硬件開發(fā)、伺服系統(tǒng)設(shè)計、指揮系統(tǒng)設(shè)計、控制總成等多個方面。

2 應(yīng)用研究

不同的散糧卸船裝備，自動控制原理在其設(shè)計優(yōu)化過程中的表現(xiàn)不同，在機械設(shè)計角度，旋轉(zhuǎn)機械和往復(fù)式循環(huán)機械需要在供電系統(tǒng)的支撐下，擁有可以連續(xù)工作的可靠性，這一點在連續(xù)式的散糧卸船裝備中有著重要的作用，這里主要研究PLC自動控制系統(tǒng)在散糧卸船機中的應(yīng)用?？删幊炭刂破骷夹g(shù)幾乎在所有的工業(yè)領(lǐng)域中都有涉及，隨著自動控制的應(yīng)用，散糧卸船機作為糧食中轉(zhuǎn)庫和龍頭設(shè)備的自動化程度也在不斷提高，一方面可以延長使用壽命，另一方面也提高了控制程序的可靠性，調(diào)試和維護也變得更加方便。

自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括一臺PLC邏輯控制器，一臺IBM兼容的計算機，若干光電轉(zhuǎn)換模塊，MDB電機配電柜和電機控制柜，另外還包括多種驅(qū)動、旋轉(zhuǎn)、控制和電機，多種傳感器和報警系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)。卸船機PLC控制主要采用光纖電纜和糧食中轉(zhuǎn)庫進行連接，保證容易的正常運行，PLC的自動控制系統(tǒng)如1所示。

下面M終端從左至右分別是行走機構(gòu)、俯仰機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、斗提機和皮帶機，整個自動控制系統(tǒng)以PLC為核心，各電氣設(shè)備之間的連鎖聯(lián)動和其他關(guān)系也是通過PLC軟件來完成的，為了保證生產(chǎn)設(shè)備之間的自動連鎖功能，在啟動前要進行設(shè)備預(yù)檢查，也要設(shè)置合理可靠的報警裝置，一旦出現(xiàn)問題立即進行維修。具體的程序控制流程如圖2所示。

系統(tǒng)控制軟件是基于windows系統(tǒng)進行設(shè)計的，集成控制技術(shù)、人機界面技術(shù)和圖形技術(shù)，在卸船裝置中融合了合理的用戶體驗式操作模式，可以對整個卸船機的工作情況進行方便的控制和監(jiān)控，通過對卸船機設(shè)計的實踐研究表明，基于PLC的自動控制系統(tǒng)可以設(shè)計出可靠的卸船散糧裝置，效果也非常的優(yōu)異。

圖1 PLC自動控制系統(tǒng)

自動控制可以結(jié)合仿真結(jié)構(gòu)設(shè)計進行研究，例如利用CAE和CAD軟件對卸船裝備控制整體環(huán)境進行考量，所謂CAE和CAD技術(shù)指的是利用計算機軟件對卸船機外部結(jié)構(gòu)和受力和外界輸入情況進行整體評估，同時，利用matlab設(shè)計控制的輸出信號，再將控制輸出信號作為CAE仿真的輸入數(shù)據(jù)，可以評估自動控制過程對整體工作流程的方便性，設(shè)計多個工況進行仿真，例如功率、帶速等，可以設(shè)計出更加合理的卸船裝備，同時減少卸船機的設(shè)計和優(yōu)化成本。

3 結(jié)語

圖2 工作具體流程

隨著糧食物流業(yè)的不斷發(fā)展，港口運糧效率需要提高，而散糧卸船機作為重要的支撐機械，必然需要在技術(shù)上進行不斷的更新和發(fā)展，基于PLC的自動控制技術(shù)可以設(shè)計出效率更高、更節(jié)能、同時結(jié)構(gòu)更加合理、經(jīng)濟性更好的散糧卸船機，散糧卸船機未來也將面臨大型化發(fā)展，自動控制技術(shù)也將結(jié)合云計算和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代計算機技術(shù)，對散糧卸船機進行進一步的優(yōu)化。

[1]賈素賢，朱耀強等．港口散糧卸船設(shè)備比選[J]．現(xiàn)代食品，2015(16):42-45．

[2]賈小楠．基于工業(yè)以太網(wǎng)的散糧連續(xù)式卸船機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計與實現(xiàn)[J]．工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2016(02):195-199．

U653.928.1

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1671-0711（2017）10（上）-0131-02