基于PLC 的港口機械自動化控制研究

張俸源

（龍口港集團有限公司，山東 煙臺 265700）

1 PLC 的概述

PLC 技術(shù)主要組成部分有過程控制、位置控制、生產(chǎn)控制和順序控制等，這些組成部分在港口生產(chǎn)管理中都發(fā)揮了重要的作用。運行的主要方式是通過控制設備和PLC處理核心的交流實現(xiàn)對設備的復雜控制，通過其中PLC 的交流來進行機械自動化控制保障機械信息交流的穩(wěn)定性和準確性。PLC 技術(shù)提升了用戶操作的便利性[1]。PLC 可以使用國家標準通信協(xié)議的特點使得PLC 在市場中可以替代不同品牌的設備，使得PLC 產(chǎn)品具有較強的市場開放性。PLC 中的通信軟件和計算機有著連接，通過計算機設備的作用不但能夠?qū)σ恍┏绦蜻M行翻譯，也能降低設備的操作難度，當PLC 操作度降低時也能減小PLC 使用人員的專業(yè)能力要求。

2 PLC 港口機械自動化控制的意義

隨著我國“走出去”戰(zhàn)略的實施，使得港口對于貨物的運輸量逐漸地增強，而機械自動化控制系統(tǒng)較為落后時，將會導致港口機械不能完成基本的工作目標。因此，在科技提升的同時應對港口的機械設備引進和應用PLC 控制系統(tǒng)，改善港口機械設備的控制系統(tǒng)中，提升港口工作的效率，實現(xiàn)港口快速發(fā)展目標[2]。

在現(xiàn)階段的發(fā)展中，我國的多數(shù)港口發(fā)展建設都應用PLC，實現(xiàn)了機械設備自動化控制的同時也降低工作失誤。PLC 的應用理念為以人為本，能夠根據(jù)港口發(fā)展的實際情況對港口機械的位置進行合理的布置，使港口使用空間和機械設備的運行效率中都得到了極大的提升[3]。其次，PLC 的應用也能實現(xiàn)對機械設備運行的自動化監(jiān)控，在港口機械設備的運行中出現(xiàn)問題時會自動地發(fā)出警報，自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應用也能降低港口監(jiān)督工作中的人力成本。

PLC 在港口的應用中雖然發(fā)揮著重要的作用，但是應用的過程中還存在較多的不足，應該加強對PLC應用的管理，以此來實現(xiàn)我國港口的持續(xù)發(fā)展[4]。

3 PLC 控制系統(tǒng)在港口機械中的應用分析

通過研究可以得知將PLC 控制系統(tǒng)應用在港口機械設備中就是先進行輸入采樣的工作，之后機械設備再對相應的程序進行執(zhí)行，將這種控制系統(tǒng)應用在港口機械設備中具有的優(yōu)勢可以分為兩個方面：

第一，能實現(xiàn)機械設備能耗的降低，在港口企業(yè)發(fā)展中所使用的起重機運行過程中會消耗大量的電能，而將PLC 控制系統(tǒng)融入之后就能對起重機電能消耗大的情況進行改善，所以能夠為港口企業(yè)發(fā)展帶來經(jīng)濟效益，同時也能帶來較好的環(huán)保效益[5]。

第二，對港口工作效率進行提升。在港口機械設備使用過程中需要員工根據(jù)實際工作情況進行合理的調(diào)整，而將PLC 控制系統(tǒng)應用在其中就能根據(jù)機械設備的運行情況隨時地進行自動化調(diào)整，所以能夠?qū)Ω劭诠ぷ餍屎唾|(zhì)量進行提升。

雖然PLC 控制系統(tǒng)的應用有著較多的優(yōu)勢，但是也存在一定的不足，為了對這種不足進行改善，在近年來發(fā)展中也對PLC 控制系統(tǒng)的變頻調(diào)速技術(shù)進行了改進，通過改進再將該技術(shù)應用在港口起重機中就能對起重機運行速度以及升降速度的需求進行滿足，也能實現(xiàn)對運載車限位的有效控制[6]。在我國當前的市場發(fā)展中PLC 控制系統(tǒng)的種類多種多樣，這種情況下為了保障港口企業(yè)發(fā)展，港口機械在對其選擇時應該對PLC 控制系統(tǒng)的工作原理和設備特性以及控制器的功能等進行全面的分析，這樣才能在應用過程中將PLC控制系統(tǒng)的價值充分發(fā)揮出來。

4 PLC 的港口機械自動化控制的不足

信息時代下，PLC 在港口中的應用發(fā)揮了有利的作用，因此已經(jīng)成為很多地方的重點發(fā)展方向，但在應用中也出現(xiàn)了一些不合理之處，使得PLC 的作用沒有得到充分的發(fā)揮。

PLC 技術(shù)較多，不同的技術(shù)起到的作用不同，所以在港口機械設備的自動化應用中應該根據(jù)機械所發(fā)揮的作用選擇相關的系統(tǒng)以及設備。但實際中，通常是根據(jù)以往的原則進行套用，自身存在較大的不足和漏洞，因此在PLC 應用中造成安全隱患。由于港口的工作中多數(shù)為運輸，使用機械設備頻率較大，機械設備的內(nèi)部零件搭配對于機械設備的運行效率和穩(wěn)定性有著直接的影響[7]。在應用PLC 時，沒有對設備內(nèi)部的零件進行良好的調(diào)整，可能導致機械設備運營故障，造成安全事故。

5 PLC 的港口機械自動化控制的對策

5.1 完善功能設計

在港口企業(yè)發(fā)展中對自動化技術(shù)進行應用時是以機械設備為載體進行的應用，所以是否能合理地對自動化技術(shù)進行應用取決于港口機械本身是否能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)，為了滿足港口機械設備對自動化生產(chǎn)的需求，就要優(yōu)化和完善機械設備功能，這樣才能更高程度地實現(xiàn)港口機械自動化發(fā)展。根據(jù)對港口機械設備研究發(fā)現(xiàn)，使用的運輸機械設備在運輸工作過程中是要將現(xiàn)場控制系統(tǒng)在設備內(nèi)部進行連接，之后再由控制中心、現(xiàn)場檢測模塊以及現(xiàn)場控制模塊等來有效連接完成運輸機的運輸工作，這種情況下為了實現(xiàn)機械設備的自能化發(fā)展，港口企業(yè)就應該合理地使用PLC 控制器，使用過程中也要同時進行TCP/TP 協(xié)議的配合，這樣就能實現(xiàn)膠帶運輸?shù)膶崟r控制。所以，通過對港口機械設備有效的設計，能夠確保港口生產(chǎn)具有更為先進的現(xiàn)代設備[8]。

5.2 加強接線調(diào)試

在進行接線工作時，需要明確接線的規(guī)范操作，在送電工作之前，需要嚴格檢查電路。當進行回路工作檢查時，首先，需要對圖紙設計進行嚴格的檢查，以此來確保其合理性和安全性，然后要保障現(xiàn)場的各種連線完全地遵循圖紙的要求。在進行連線工作時，必須要嚴格地重視各種電路要求，這樣才能保障回路不會出現(xiàn)任何的短路現(xiàn)象，同時還需要保障在沒有任何的電流和強電路混合的情況下避免由于接線的錯誤導致整個模板的燒毀[9]。

此外，在進行電氣控制柜接線工作時，相關的工作人員需要嚴格地進行兩次布線工作。通常情況下，在進行一次連線時，現(xiàn)場的工程師需要嚴格地按照圖紙的要求來進行連接，如果用反尺寸的線路，那么將會導致設備不能夠滿足其電壓的使用需求，因此會導致設備出現(xiàn)一些安全方面的隱患。在完成一次連接之后，進行第二次連線時，所采用的方式和第一次連線的方式相同。在完成線路的安裝工作之后，還需要進行嚴格的檢查，檢查無誤之后，要對其進行送電和進行一些輸出輸入式的科學檢驗。一般情況下，是選擇十個點進行檢測，然后再進行逐一檢測，檢測過程中，如果出現(xiàn)連線的錯誤時，那么就必須要進行立即的處理。

其次，相關人員要對電氣控制進行科學的調(diào)試。首先要對機械結(jié)構(gòu)的設備進行嚴格的檢測，以此來保障電氣控制的緊密性，這樣才能夠做好工作的保護，并避免在進行施工時出現(xiàn)意外事故。在檢查工作完成之后，需要進行手動機械設備的檢測，為了確保檢測的方便性，相關的工作人員可以根據(jù)個人的意愿，將手動的模式劃分為更多的環(huán)節(jié)。在完成所有的調(diào)測工作時，要對其精準性進行嚴格的檢測，通常情況下，所選擇控制的參數(shù)相對較長，所以需要相關的工作人員有耐心地進行調(diào)試，綜合比較更多的參數(shù)，然后再選擇最佳的參數(shù)。

5.3 改進散貨裝卸

自動裝卸裝置起源于20 世紀90 年代的荷蘭，在鹿特丹的港口進行了一系列的ETC 碼頭的科學建設，使得自動裝卸裝置技術(shù)得到了很大的提升。隨著技術(shù)的不斷提升，我國香港地區(qū)、日本以及新加坡也逐漸地開始引進自動裝卸技術(shù)，但是由于每個國家和地區(qū)在應用這方面的技術(shù)時有所不同，所以針對這種情況，存在很大不同的荷蘭與德國選擇了相同的方式，所采用的方式都是通過人工控制吊具和操作設備控制外集卡裝置。然而新加坡采用了不同的方式，選擇了在堆場內(nèi)利用高架式場橋，但是由于該項技術(shù)有局限性，只能夠在內(nèi)集卡作業(yè)內(nèi)中應用，所以能夠?qū)崿F(xiàn)精準定位。日本和我國香港地區(qū)所采用的技術(shù)是軌道式龍門吊，但是由于在進行裝箱作業(yè)時，該項技術(shù)只能夠通過大車才能夠?qū)崿F(xiàn)自動化運輸，而且在裝卸外集卡和內(nèi)集卡時，需要進行人工作業(yè)。高橋二期碼頭屬于我國第一座自動化堆場，所以能夠進行科學的檢測和精準的定位。

其次，在進行散貨裝卸時，需要相關的人員實時監(jiān)測堆料的最大高度、最小高度以及堆形的分布，在過去進行該操作的分布時，普遍采用的是由現(xiàn)場工作人員根據(jù)以往的工作經(jīng)驗來進行估算，采用這種方式具有較高的局限性，其技術(shù)的準確性也得不到保障，在進行人工估算時，也有很多的客觀因素和主觀因素，比如：氣候、工作環(huán)境以及工作人員的主觀因素都會對其估算造成一定的誤差，當人口因素的判斷性不高時，就會導致出現(xiàn)更大的判斷誤差，后期裝箱的操作中可導致輪船磨損的現(xiàn)象。所以，在此基礎上，在進行裝卸作業(yè)時，需要自動化地掃描貨物。

其一，抓斗裝卸，就是指在具體應用該項技術(shù)時，通常所采用的是利用激光掃描技術(shù)，我們可以通過利用激光技術(shù)來對物件大小和距離進行精準測量，甚至還可以還原物體的表面形狀，同時還能進行窗口和窗體的高度識別，對船艙內(nèi)物料的具體類型和分布的情況進行檢驗時，可以通過利用屏幕顯示和接收掃描到的信息，來確保工作人員能夠準確、及時地使用該項數(shù)據(jù)，以此實現(xiàn)后續(xù)工作的有序開展，并為工作創(chuàng)建良好的條件[10]。

其二，斗輪堆取，就是指在具體應用該項技術(shù)時，通常采用的是利用tps 來進行掃描，對該項技術(shù)進行合理的應用，能夠準確、及時地了解到安裝的具體位置信息，然后再向運行中心傳輸該信息，并與PLC 技術(shù)進行有效的結(jié)合。通過進行科學的計算，能夠準確地計算出物體的形狀、信息和位置信息等。為了保證能夠在實際的工作中更好地利用該項技術(shù)，相關人員還需要在中央控制服務器內(nèi)傳輸該項技術(shù)的數(shù)據(jù)，確保能夠更加立體地呈現(xiàn)出貨物裝箱的數(shù)據(jù)信息。

6 PLC 的港口機械自動化控制的注意事項

PLC 的港口機械自動化控制系統(tǒng)雖然能夠提升港口的工作效率和質(zhì)量，但是由于機械設備的工作量大，所以為了保障港口機械設備的有效運行也必須做好相應的維護工作，由于港口機械自動化控制對于PLC 的應用主要是從系統(tǒng)編程中來進行的，所以在開展相關的維護工作時也要從系統(tǒng)的編程方面上進行維護操作，這樣才能有效地保障港口機械設備的使用。

其次，我國的地域非常遼闊，且不同的地區(qū)氣候、地質(zhì)和水文以及港口的發(fā)展情況都不相同?；诖饲闆r，為了實現(xiàn)對我國港口進行更高層次的提升，就必須根據(jù)不同港口的發(fā)展特點來進行管理工作，這樣才能從實現(xiàn)港口工作模式的合理性中來為港口后續(xù)的提升奠定基礎。

7 結(jié)語

我國PLC 的港口機械自動化控制研究已經(jīng)取得了較大的成果，在港口對于PLC 的應用過程中，由于管理方式和應用方式的不合理使得PLC 的作用并沒有有效地得以發(fā)揮，為了對這種情況進行改善，基于PLC的港口機械自動化控制的發(fā)展就必須從完善功能設計、加強接線調(diào)試以及改進散貨卸裝和提升管理工作中來進行，這樣才能從提升港口的機械化發(fā)展中來推進我國的港口現(xiàn)代化建設的發(fā)展。