港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制分析

王緒國(guó)

摘要：21世紀(jì)，國(guó)家信息技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)得到了大力推廣和應(yīng)用，給人們的生活工作提供了很大便利。港口建設(shè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義，加強(qiáng)港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：港口機(jī)械;電氣自動(dòng)化技術(shù);控制

改革開(kāi)放以后，我國(guó)港口的建設(shè)速度日趨加快，有效推動(dòng)了我國(guó)港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)水平的提升。與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我們青島港口大型專業(yè)化碼頭的裝卸設(shè)備絲毫不遜色，經(jīng)濟(jì)發(fā)展類型也由粗放型增長(zhǎng)模式向集約型增長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)變，港口機(jī)械模式也隨之改變，裝卸設(shè)備由過(guò)去的自動(dòng)化、大型化、高速化向智能化、專業(yè)化、節(jié)約化過(guò)渡和轉(zhuǎn)變，同時(shí)也帶動(dòng)新技術(shù)的發(fā)展。

1電動(dòng)RTG技術(shù)

電動(dòng)RTG的應(yīng)用，有助于減少污染物排放，優(yōu)化工作環(huán)境、減小運(yùn)營(yíng)成本，因而經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)保效益顯著。對(duì)于RTG“油改電”技術(shù)而言，主要涉及到三大供電方式，包括電纜卷筒、低架剛性滑觸線、高架滑觸線三種供電途徑。當(dāng)前，我國(guó)多數(shù)沿海港口集裝箱碼頭均實(shí)現(xiàn)了RTG“油改電”技術(shù)，并取得了顯著的應(yīng)用成效。日后，電動(dòng)RTG技術(shù)的應(yīng)用，將進(jìn)一步朝著直流供電、鋰電池、超級(jí)電容等相關(guān)蓄能設(shè)備方向研發(fā)，同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)混合動(dòng)力RTG技術(shù)研發(fā)，繼而促進(jìn)電動(dòng)RTG技術(shù)盡快實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。

在軌道吊上，我們青島港自動(dòng)化碼頭用氫能源作為動(dòng)力電源，已改5臺(tái)軌道吊試運(yùn)行階段，鋰電池用在我們港口的自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)上面

2散貨裝卸自動(dòng)化技術(shù)

在國(guó)外的港口中，大型散貨碼頭使用的散貨裝備多數(shù)擁有半自動(dòng)控制功能，通過(guò)人工輔助實(shí)現(xiàn)主要控制參數(shù)的設(shè)定，進(jìn)而獲得較高的工作可靠性和工作效率。例如，日本新日鐵和德國(guó)漢堡運(yùn)用自動(dòng)化系統(tǒng)完成堆取料流程。我們青島港應(yīng)用了散貨抓斗、散貨裝船、斗輪堆取等全自動(dòng)技術(shù)，成為全球首座實(shí)現(xiàn)港口散貨作業(yè)全自動(dòng)化的港口。

3集裝箱裝卸自動(dòng)化技術(shù)

自1993年，荷蘭鹿特丹港ECT碼頭——全球首座自動(dòng)化運(yùn)行集裝箱碼頭建成并投產(chǎn)，隨后，德國(guó)、新加坡、日本、香港等碼頭相繼實(shí)現(xiàn)了集裝箱自動(dòng)化運(yùn)行。對(duì)于荷蘭、德國(guó)自動(dòng)化碼頭而言，其堆場(chǎng)所采用的是軌道式的龍門(mén)吊、自動(dòng)化導(dǎo)向車(chē)等組合應(yīng)用技術(shù)。而對(duì)于外集卡裝卸，主要利用的是遠(yuǎn)程人工操作、遙控吊具等方式，于堆區(qū)的另一端加以控制完成。對(duì)于新加坡碼頭而言，其自動(dòng)化堆場(chǎng)所利用的是高架式自動(dòng)化場(chǎng)橋，其具有自重小、定位精確等優(yōu)勢(shì)，更適用于水水中轉(zhuǎn)，但只能在內(nèi)集卡作業(yè)。就日本東京、香港HIT碼頭而言，主要采用的是半自動(dòng)化技術(shù)，即軌道式的龍門(mén)吊，因而智能允許大車(chē)自動(dòng)化作業(yè)，司機(jī)借助于人工操作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外集卡的自動(dòng)化裝卸。

我國(guó)也不遜色，在2013年，青島港開(kāi)始組建一個(gè)國(guó)內(nèi)完全成熟的集裝箱自動(dòng)化碼頭，能夠借助于圖像、激光測(cè)量進(jìn)行科學(xué)、精確的定位，也是全球首座全面實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外集卡全自動(dòng)化對(duì)箱、落箱的港口。

4散貨裝備自動(dòng)掃描與控制技術(shù)

在散貨的裝卸作業(yè)中，實(shí)時(shí)監(jiān)視作業(yè)料堆的最小高度、最大高度以及堆型分布等十分有必要，運(yùn)用相關(guān)規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，對(duì)后續(xù)作業(yè)的作業(yè)參數(shù)進(jìn)行確定。當(dāng)前，肉眼觀測(cè)和估計(jì)是大部分?jǐn)?shù)據(jù)的來(lái)源，也有的數(shù)據(jù)是通過(guò)攝像機(jī)觀察輔助獲得。人工得到的數(shù)據(jù)容易受到天氣、經(jīng)驗(yàn)、時(shí)間以及情緒的干擾，無(wú)法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，一旦出現(xiàn)人工失誤或者數(shù)據(jù)誤差，將會(huì)造成翻船、沉船、堆場(chǎng)地面損壞以及船體受損等嚴(yán)重事故。因此，將料堆輪廓自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到港口散貨裝卸作業(yè)具有重要意義和價(jià)值，也是實(shí)現(xiàn)裝船機(jī)、卸船機(jī)以及斗輪堆取料機(jī)等設(shè)備自動(dòng)化的前提和基礎(chǔ)。利用激光測(cè)距的原理，在斗輪堆取料機(jī)和抓斗卸船機(jī)中安裝目標(biāo)定位系統(tǒng)，并將其作為檢測(cè)器件;在裝船機(jī)中安裝激光掃描儀，用來(lái)完成目標(biāo)檢測(cè)作業(yè)。

5集裝箱設(shè)備自動(dòng)化定位與控制技術(shù)

對(duì)于青島港自動(dòng)化碼頭而言，已經(jīng)構(gòu)建起了全自動(dòng)化裝卸作業(yè)與控制系統(tǒng)，借助于小規(guī)模軌道龍門(mén)吊，就內(nèi)外自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)、作業(yè)箱等分別進(jìn)行自動(dòng)化定位，自動(dòng)化裝卸、并置于緩沖平臺(tái)。對(duì)于這一系統(tǒng)而言，其主要是由集卡、吊具兩大定位模塊所構(gòu)成。前者旨在就集卡進(jìn)行粗略定位，協(xié)助指示集卡將其停在相應(yīng)的操作位置，后者屬于精確定位集卡，對(duì)吊具進(jìn)行控制，并進(jìn)行裝卸作業(yè)。

6基于PLC的港口膠帶運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)化控制

一般來(lái)講，應(yīng)當(dāng)在中央控制室內(nèi)配置集中控制器，基于TCP/IP協(xié)議，能夠在集中控制裝置和控制站兩者間完成數(shù)據(jù)交互和通訊，此過(guò)程的實(shí)施中的重要網(wǎng)絡(luò)媒介是以太網(wǎng)。為了使數(shù)據(jù)交互工作及其過(guò)程更加順暢、有效，設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中，假如集中控制裝置與數(shù)據(jù)通訊的交互間距超過(guò)1200m，這種情況下，集中控制裝置和數(shù)據(jù)通訊的連接不光依靠以太網(wǎng)，還應(yīng)當(dāng)增加中繼器的配置，從而構(gòu)建更完善的數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)交互高效和有效。

7基于PLC的港口除塵自動(dòng)化

港口如果輸運(yùn)煤炭資源，由于煤炭堆積會(huì)造成灰塵污染和一些環(huán)境問(wèn)題。針對(duì)此類環(huán)境污染現(xiàn)象，我們青島港口通常采用高壓噴槍進(jìn)行定期灑水降塵這一治理方式，不但可以避免粉塵飛揚(yáng)繼續(xù)加重污染問(wèn)題，還可以在夏天的高溫炎熱環(huán)境下，緩解由于煤堆溫度過(guò)高而發(fā)生的自燃問(wèn)題，減少不要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。PLC技術(shù)（可編程邏輯控制）應(yīng)用在港口除塵系統(tǒng)中，可以在保證除塵效果的前提下，自動(dòng)化控制灑水降塵清潔操作，減小港口除塵工作人員的工作量和工作難度。PLC控制系統(tǒng)能夠采用分布式I/O結(jié)構(gòu)來(lái)監(jiān)督和控制整個(gè)上位機(jī)的操作畫(huà)面，有利于工作人員更全面的對(duì)泵房?jī)?nèi)部的工作狀態(tài)、水池情況、系統(tǒng)壓力狀況等進(jìn)行了解，從而促使港口運(yùn)行擁有更好的環(huán)境，促進(jìn)港口生產(chǎn)和運(yùn)行的順利實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)

在“十二五”規(guī)劃的指導(dǎo)下，在未來(lái)3到5年之內(nèi)，我國(guó)水運(yùn)交通行業(yè)將面臨著十分關(guān)鍵的機(jī)遇期，因此，應(yīng)進(jìn)一步加快港口機(jī)械電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，保持全球領(lǐng)跑的發(fā)展態(tài)勢(shì)，同時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)港口裝備的完善和發(fā)展。此外，除了發(fā)展先進(jìn)、可靠的硬件設(shè)施以外，還應(yīng)大力促進(jìn)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀軟件的國(guó)產(chǎn)化，并注重提升其自動(dòng)化調(diào)試、升級(jí)功能，減少整機(jī)的成本，以更好地提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]白錦妍.港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（02）：259-260.

[2]蘭健.港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制分析[J].裝備維修技術(shù)，2020（01）：103.

[3]李磊，張照.港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（04）：238-239.

[4]程廣恩.港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制探討[J].中國(guó)設(shè)備工程，2018（18）：224-225.