試析港口機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)設(shè)計

李海峰

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

隨著自動化程度的提高和技術(shù)的進(jìn)步，對港口機(jī)械電氣設(shè)備的自動化要求越來越復(fù)雜，對設(shè)備的運行安全要求越來越高。需要保證系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，又要保證易維護(hù)性，這對安全組件的智能設(shè)計和選擇提出了很高的要求。

1 港口機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)設(shè)計要求

在設(shè)計港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中，需要了解電控裝置情況，這對于整個港口機(jī)械電氣安全控制的穩(wěn)定運行尤為重要。在選擇系統(tǒng)中，要以各項控制電氣裝置的技術(shù)指標(biāo)為依據(jù)，綜合考慮機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)的實際功能和抗干擾能力，保證系統(tǒng)運行的可靠性。機(jī)械裝置必須以機(jī)械動作為切入點，以保證各動作的協(xié)調(diào)配合。動作的協(xié)調(diào)必須以機(jī)器和控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，了解機(jī)械動作和相互協(xié)調(diào)的使用要求，合理采用不同的方法調(diào)節(jié)電傳動的運行速度，加強(qiáng)對各運行環(huán)節(jié)的控制，了解技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。應(yīng)用電氣裝置控制系統(tǒng)，分析工作環(huán)境。在設(shè)計港口機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)時必須考慮外部環(huán)境的影響因素。在保證港口機(jī)械穩(wěn)定性和延長設(shè)備使用的基礎(chǔ)上，合理科學(xué)的設(shè)置各項參數(shù)，選擇合適的運行環(huán)境和外部工況。如果要實際執(zhí)行設(shè)計圖紙，還需要遵循流程的初步設(shè)計文件，確保機(jī)械設(shè)計符合電氣控制系統(tǒng)的使用和標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 港口機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)設(shè)計原則

港口機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)在設(shè)計過程中，由于范圍比較廣，設(shè)計必須嚴(yán)格對應(yīng)初始設(shè)計。確保將設(shè)計制度及相關(guān)要求，將初始設(shè)計、概念設(shè)計和內(nèi)容設(shè)計融入港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的總體設(shè)計，確保設(shè)計環(huán)節(jié)的有效實施。每個環(huán)節(jié)的設(shè)計都需要考慮成本和質(zhì)量因素。港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程以控制系統(tǒng)的要求為切入點，以確保初始設(shè)計符合這一標(biāo)準(zhǔn)和要求。對于電控裝置要根據(jù)港口機(jī)械實際情況，明確各項設(shè)備運行的要求，保證各部件達(dá)到合規(guī)，方便不同部門的工作和協(xié)作，真正為各部件的運行提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。從更宏觀的角度看，港口機(jī)械電氣安全系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)以機(jī)械電氣控制的要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為參考。

從目前來看，港口機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)大多以機(jī)電產(chǎn)品為主，主動了解這個環(huán)節(jié)。使系統(tǒng)的相關(guān)性可以保證港口機(jī)械裝置的穩(wěn)定運行，保證裝置能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。在設(shè)計中遵循這一原則，通過對影響因素的深入分析，提高整體的質(zhì)量和水平。設(shè)計應(yīng)盡可能簡單明了，雖然設(shè)計控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的過程，但應(yīng)該盡量避免在初始設(shè)計就達(dá)到高目標(biāo)和高性能，首先要滿足初始階段的要求應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

在系統(tǒng)的初步設(shè)計中，要了解設(shè)計中遇到的障礙和風(fēng)險，避免盲目尋找新技術(shù)和新工藝，雖然新工藝和新技術(shù)可以提高港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)運行效率，但與傳統(tǒng)技術(shù)相比，使用新工藝的風(fēng)險相對較高。技術(shù)人員需要主動測算風(fēng)險并控制在最低水平，可以主動選擇比較成熟的技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗，這些技術(shù)都是需要經(jīng)得起考驗的。風(fēng)險的存在也為港口機(jī)械安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如果將新工藝和新技術(shù)融入系統(tǒng)中，極有可能會帶來經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效益。對此，需要全面衡量和了解設(shè)備工藝的應(yīng)用要求和功能。在設(shè)計系統(tǒng)時，要了解產(chǎn)品的運行情況以及運維要求。為保證港口機(jī)械安全控制系統(tǒng)運行便捷性和可靠性，需要以提高設(shè)備效率為出發(fā)點，整合更便于操作的設(shè)計環(huán)節(jié)，了解操作因素，通過提高可用性和性能分析，確保設(shè)備性能的使用穩(wěn)定，進(jìn)一步延長使用壽命。

3 港口機(jī)械電氣安全問題及其原因

在港口機(jī)械設(shè)備的實際運行中，開關(guān)在安裝中可能出現(xiàn)故障，影響設(shè)備的實際運行。這種情況的主要原因是開關(guān)在開關(guān)操作中可能無法與接地壓力和接觸面積達(dá)到適當(dāng)?shù)谋壤Ｈ绻l(fā)生這種情況，會導(dǎo)致開關(guān)觸點不同。由于電加熱的長期作用，觸點的電阻增加，可能出現(xiàn)觸點損壞。在機(jī)電設(shè)備中，斷路器是另一種開關(guān)元件，通常在母線布線中，與兩個斷路器使用。但在實際應(yīng)用中，如果隔離開關(guān)和斷路器的組裝安裝方法不符合要求，不符合規(guī)范目標(biāo)，則會影響整體短路速度。相關(guān)指標(biāo)不符合操作標(biāo)準(zhǔn)，甚至可能損壞觸點，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。在所有機(jī)電設(shè)備的安裝過程中，保護(hù)裝置受到影響也會造成偏差。特別是變壓器內(nèi)部，如果內(nèi)部的保護(hù)絕緣層損壞，運行時有可能會發(fā)生爆炸。

4 港口機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)設(shè)計

4.1 消防系統(tǒng)設(shè)計

我國港口在運營中，由于在高密度下作業(yè)，相應(yīng)的機(jī)電機(jī)械設(shè)備具有高負(fù)荷的運作特點。在如此長時間和高負(fù)荷的工作作業(yè)中，港口機(jī)械電氣機(jī)電設(shè)備也面臨著燃燒或者滲漏等火災(zāi)隱患，這將增加港口機(jī)械電氣運行的安全性，并且具有一定的威脅。因此，在設(shè)計機(jī)械電氣安全管理時，需要做好電氣消防系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計人員在設(shè)計機(jī)械和滅火系統(tǒng)時，必須嚴(yán)格按照港口系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)設(shè)計指南和港口機(jī)械規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計工作。在消防系統(tǒng)設(shè)計中，必須設(shè)計火災(zāi)危險區(qū)，并增加和組裝溫控裝置、報警裝置、可燃?xì)怏w探測裝置和滅火設(shè)備。對港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行消防設(shè)計，可有效的消除火災(zāi)隱患，確保港口業(yè)務(wù)的安全運行。

4.2 PLC機(jī)電設(shè)備安全控制設(shè)計

機(jī)械設(shè)備安全專項控制要求統(tǒng)一相關(guān)運行參數(shù)，明確機(jī)電設(shè)備運行中的三相電流值和運行頻率，并進(jìn)行綜合分析。對各種港口機(jī)械電氣安全性進(jìn)行評估，分析機(jī)電設(shè)備的安全水平與安裝技術(shù)，及時調(diào)整不合理的設(shè)計，保證機(jī)電設(shè)備安全控制的效果。調(diào)整PLC控制器中的性能指標(biāo)，并利用傳感器對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和分析，確保所有運行機(jī)械和設(shè)備的的參數(shù)得到自動調(diào)整。對于測試單元，在機(jī)電設(shè)備安裝后，必須對通用功能進(jìn)行調(diào)整，以了解設(shè)備各傳感器的使用情況，形成傳感器的通用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC控制器對一般機(jī)電設(shè)備各數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，基于給定的算法和智能算法，對設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行計算，有效地分析和解決可能存在的問題，以實現(xiàn)機(jī)械電氣系統(tǒng)總體控制，實現(xiàn)機(jī)電方面和設(shè)備安全保護(hù)功能。機(jī)電設(shè)備安全系統(tǒng)基于PLC傳感器網(wǎng)絡(luò)，可同步搭建監(jiān)控和通訊平臺。在正常狀態(tài)下，傳感器可以將其檢測到的數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)。傳感器的不同部分也可以進(jìn)行連接，主要是基于不同傳感器之間存在的結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，對港口機(jī)械設(shè)備的整體系統(tǒng)進(jìn)行分析，以確保安全性運行的穩(wěn)定性。

4.3 PLC控制系統(tǒng)傳送生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計應(yīng)用

在發(fā)展過程中，港口業(yè)務(wù)從人力模式切換到設(shè)備模式?；赑LC技術(shù)的發(fā)展，形成了高精度的系統(tǒng)。在港口作業(yè)中的應(yīng)用逐漸增長?；赑LC控制系統(tǒng)，傳輸效率得到了明顯的提高，滿足港口智能化發(fā)展的需要。對于機(jī)械傳動系統(tǒng)，PLC控制涵蓋各單元及相關(guān)軟件。港口貨物量通常較大，基于運輸系統(tǒng)需要完成集裝箱貨物的運輸。在傳統(tǒng)設(shè)備的運行中，采用輸送帶的裝載方式。對于大多數(shù)輸送帶，配備了4條皮帶，每條皮帶執(zhí)行運輸作業(yè)。在啟動控制方面，設(shè)備只會啟動一臺輸送機(jī)，此時會有輕微的延遲。當(dāng)皮帶出現(xiàn)故障時，會干擾輸送帶的運行?；谶@種現(xiàn)象，需要實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用。優(yōu)化運輸設(shè)備方式，改進(jìn)傳統(tǒng)的單動循環(huán)模式。設(shè)備以新的循環(huán)方式運行，并配備控制電路。如果設(shè)備以循環(huán)運行，基于PLC的控制功能可以避免單動作影響。如果其中一條皮帶異常，必須停止相鄰的皮帶。排除故障后調(diào)整皮帶。此時被迫停止的皮帶可能會繼續(xù)運行，稍稍拉緊剩余的皮帶，直到所有設(shè)備都能穩(wěn)定運行?；诳刂泼姘?，圍繞PLC軟件，優(yōu)化轉(zhuǎn)運中經(jīng)常出現(xiàn)的順序問題，保證貨物順利轉(zhuǎn)運。設(shè)備應(yīng)具備單序、并列、選序三種方式，并在PLC程序上改進(jìn)設(shè)備的協(xié)調(diào)性。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和自動化的提高，越來越多的技術(shù)被應(yīng)用于機(jī)械電氣安全系統(tǒng)的設(shè)計中。港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計是一項系統(tǒng)工程，該系統(tǒng)涉及多個工作內(nèi)容和要求。通過港口設(shè)備的智能化設(shè)計，將自動化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電氣安全管理系統(tǒng)中，對提高港口生產(chǎn)效率和現(xiàn)代化建設(shè)具有積極的作用。