基于PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制研究

張俸源

摘 要 隨著社會經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，我國的港口建設(shè)已經(jīng)有了極大的改變，港口自動(dòng)化控制都是基于PLC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。基于此，本文分析了PLC港口機(jī)械自動(dòng)化控制的意義，闡述了港口機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀及問題，提出了PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制對策。

關(guān)鍵詞 PLC技術(shù) 港口 機(jī)械自動(dòng)化控制

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）07-0019-03

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(yùn)行的主要方式是通過控制設(shè)備和PLC處理核心的交流實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的復(fù)雜控制，通過其中PLC的交流來進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化控制保障機(jī)械信息交流的穩(wěn)定性和準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的特點(diǎn)使得PLC在市場中可以替代不同品牌的設(shè)備，使得PLC產(chǎn)品具有較強(qiáng)的市場開放性。PLC中的通信軟件和計(jì)算機(jī)有著連接，通過計(jì)算機(jī)設(shè)備的作用不但能夠?qū)σ恍┏绦蜻M(jìn)行翻譯，也能降低設(shè)備的操作難度，當(dāng)PLC操作度降低時(shí)也能減小PLC使用人員的專業(yè)能力要求。

2 PLC港口機(jī)械自動(dòng)化控制的意義

隨著我國“走出去”戰(zhàn)略的實(shí)施，使得港口對于貨物的運(yùn)輸量逐漸地增強(qiáng)，而機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)較為落后時(shí)，將會導(dǎo)致港口機(jī)械不能完成基本的工作目標(biāo)。因此，在科技提升的同時(shí)應(yīng)對港口的機(jī)械設(shè)備引進(jìn)和應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，改善港口機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)中，提升港口工作的效率，實(shí)現(xiàn)港口快速發(fā)展目標(biāo)[2]。

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

PLC在港口的應(yīng)用中雖然發(fā)揮著重要的作用，但是應(yīng)用的過程中還存在較多的不足，應(yīng)該加強(qiáng)對PLC應(yīng)用的管理，以此來實(shí)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(jī)械中的應(yīng)用分析

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

第一，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備能耗的降低，在港口企業(yè)發(fā)展中所使用的起重機(jī)運(yùn)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(jī)電能消耗大的情況進(jìn)行改善，所以能夠?yàn)楦劭谄髽I(yè)發(fā)展帶來經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也能帶來較好的環(huán)保效益[5]。

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

雖然PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)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(jìn)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(jìn)行了改進(jìn)，通過改進(jìn)再將該技術(shù)應(yīng)用在港口起重機(jī)中就能對起重機(jī)運(yùn)行速度以及升降速度的需求進(jìn)行滿足，也能實(shí)現(xiàn)對運(yùn)載車限位的有效控制[6]。在我國當(dāng)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(jī)械在對其選擇時(shí)應(yīng)該對PLC控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)備特性以及控制器的功能等進(jìn)行全面的分析，這樣才能在應(yīng)用過程中將PLC控制系統(tǒng)的價(jià)值充分發(fā)揮出來。

4 PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制的不足

信息時(shí)代下，PLC在港口中的應(yīng)用發(fā)揮了有利的作用，因此已經(jīng)成為很多地方的重點(diǎn)發(fā)展方向，但在應(yīng)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(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)機(jī)械所發(fā)揮的作用選擇相關(guān)的系統(tǒng)以及設(shè)備。但實(shí)際中，通常是根據(jù)以往的原則進(jìn)行套用，自身存在較大的不足和漏洞，因此在PLC應(yīng)用中造成安全隱患。由于港口的工作中多數(shù)為運(yùn)輸，使用機(jī)械設(shè)備頻率較大，機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部零件搭配對于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性有著直接的影響[7]。在應(yīng)用PLC時(shí)，沒有對設(shè)備內(nèi)部的零件進(jìn)行良好的調(diào)整，可能導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備運(yùn)營故障，造成安全事故。

5 PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制的對策

5.1 完善功能設(shè)計(jì)

在港口企業(yè)發(fā)展中對自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)是以機(jī)械設(shè)備為載體進(jìn)行的應(yīng)用，所以是否能合理地對自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用取決于港口機(jī)械本身是否能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，為了滿足港口機(jī)械設(shè)備對自動(dòng)化生產(chǎn)的需求，就要優(yōu)化和完善機(jī)械設(shè)備功能，這樣才能更高程度地實(shí)現(xiàn)港口機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展。根據(jù)對港口機(jī)械設(shè)備研究發(fā)現(xiàn)，使用的運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備在運(yùn)輸工作過程中是要將現(xiàn)場控制系統(tǒng)在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)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(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸工作，這種情況下為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自能化發(fā)展，港口企業(yè)就應(yīng)該合理地使用PLC控制器，使用過程中也要同時(shí)進(jìn)行TCP/TP協(xié)議的配合，這樣就能實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)控制。所以，通過對港口機(jī)械設(shè)備有效的設(shè)計(jì)，能夠確保港口生產(chǎn)具有更為先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)備[8]。

5.2 加強(qiáng)接線調(diào)試

在進(jìn)行接線工作時(shí)，需要明確接線的規(guī)范操作，在送電工作之前，需要嚴(yán)格檢查電路。當(dāng)進(jìn)行回路工作檢查時(shí)，首先，需要對圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)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(jìn)行連線工作時(shí)，必須要嚴(yán)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(shí)還需要保障在沒有任何的電流和強(qiáng)電路混合的情況下避免由于接線的錯(cuò)誤導(dǎo)致整個(gè)模板的燒毀[9]。

此外，在進(jìn)行電氣控制柜接線工作時(shí)，相關(guān)的工作人員需要嚴(yán)格地進(jìn)行兩次布線工作。通常情況下，在進(jìn)行一次連線時(shí)，現(xiàn)場的工程師需要嚴(yán)格地按照圖紙的要求來進(jìn)行連接，如果用反尺寸的線路，那么將會導(dǎo)致設(shè)備不能夠滿足其電壓的使用需求，因此會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)一些安全方面的隱患。在完成一次連接之后，進(jìn)行第二次連線時(shí)，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(jìn)行嚴(yán)格的檢查，檢查無誤之后，要對其進(jìn)行送電和進(jìn)行一些輸出輸入式的科學(xué)檢驗(yàn)。一般情況下，是選擇十個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測，然后再進(jìn)行逐一檢測，檢測過程中，如果出現(xiàn)連線的錯(cuò)誤時(shí)，那么就必須要進(jìn)行立即的處理。

其次，相關(guān)人員要對電氣控制進(jìn)行科學(xué)的調(diào)試。首先要對機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)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(hù)，并避免在進(jìn)行施工時(shí)出現(xiàn)意外事故。在檢查工作完成之后，需要進(jìn)行手動(dòng)機(jī)械設(shè)備的檢測，為了確保檢測的方便性，相關(guān)的工作人員可以根據(jù)個(gè)人的意愿，將手動(dòng)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(shí)，要對其精準(zhǔn)性進(jìn)行嚴(yán)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(guān)的工作人員有耐心地進(jìn)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(jìn)散貨裝卸

自動(dòng)裝卸裝置起源于20世紀(jì)90年代的荷蘭，在鹿特丹的港口進(jìn)行了一系列的ETC碼頭的科學(xué)建設(shè)，使得自動(dòng)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(jìn)自動(dòng)裝卸技術(shù)，但是由于每個(gè)國家和地區(qū)在應(yīng)用這方面的技術(shù)時(shí)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(shè)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(xiàng)技術(shù)有局限性，只能夠在內(nèi)集卡作業(yè)內(nèi)中應(yīng)用，所以能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)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(jìn)行裝箱作業(yè)時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)只能夠通過大車才能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)輸，而且在裝卸外集卡和內(nèi)集卡時(shí)，需要進(jìn)行人工作業(yè)。高橋二期碼頭屬于我國第一座自動(dòng)化堆場，所以能夠進(jìn)行科學(xué)的檢測和精準(zhǔn)的定位。

其次，在進(jìn)行散貨裝卸時(shí)，需要相關(guān)的人員實(shí)時(shí)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(jìn)行該操作的分布時(shí)，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(yàn)來進(jìn)行估算，采用這種方式具有較高的局限性，其技術(shù)的準(zhǔn)確性也得不到保障，在進(jìn)行人工估算時(shí)，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(dāng)人口因素的判斷性不高時(shí)，就會導(dǎo)致出現(xiàn)更大的判斷誤差，后期裝箱的操作中可導(dǎo)致輪船磨損的現(xiàn)象。所以，在此基礎(chǔ)上，在進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)，需要自動(dòng)化地掃描貨物。

其一，抓斗裝卸，就是指在具體應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，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(jìn)行精準(zhǔn)測量，甚至還可以還原物體的表面形狀，同時(shí)還能進(jìn)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(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，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(zhǔn)確、及時(shí)地使用該項(xiàng)數(shù)據(jù)，以此實(shí)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(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，通常采用的是利用tps來進(jìn)行掃描，對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地了解到安裝的具體位置信息，然后再向運(yùn)行中心傳輸該信息，并與PLC技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合。通過進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出物體的形狀、信息和位置信息等。為了保證能夠在實(shí)際的工作中更好地利用該項(xiàng)技術(shù)，相關(guān)人員還需要在中央控制服務(wù)器內(nèi)傳輸該項(xiàng)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(jī)械自動(dòng)化控制的注意事項(xiàng)

PLC的港口機(jī)械自動(dòng)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(jī)械設(shè)備的工作量大，所以為了保障港口機(jī)械設(shè)備的有效運(yùn)行也必須做好相應(yīng)的維護(hù)工作，由于港口機(jī)械自動(dòng)化控制對于PLC的應(yīng)用主要是從系統(tǒng)編程中來進(jìn)行的，所以在開展相關(guān)的維護(hù)工作時(shí)也要從系統(tǒng)的編程方面上進(jìn)行維護(hù)操作，這樣才能有效地保障港口機(jī)械設(shè)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(shí)現(xiàn)對我國港口進(jìn)行更高層次的提升，就必須根據(jù)不同港口的發(fā)展特點(diǎn)來進(jìn)行管理工作，這樣才能從實(shí)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(chǔ)。

7 結(jié)語

我國PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制研究已經(jīng)取得了較大的成果，在港口對于PLC的應(yīng)用過程中，由于管理方式和應(yīng)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(jìn)行改善，基于PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制的發(fā)展就必須從完善功能設(shè)計(jì)、加強(qiáng)接線調(diào)試以及改進(jìn)散貨卸裝和提升管理工作中來進(jìn)行，這樣才能從提升港口的機(jī)械化發(fā)展中來推進(jìn)我國的港口現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王偉.基于PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2018，36（10）：11-12.

[2] 張智華，徐勇，朱永祥.基于4GP背景下港口機(jī)械與自動(dòng)控制專業(yè)新教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2018，17（19）：181-182.

[3] 姜誠.基于PLC的港口皮帶機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2017（02）：24.

[4] 寧偉濤.基于PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制主電路設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（06）：15.

[5] 包起帆.港口起重機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)研究與實(shí)踐[C]//傳承、創(chuàng)新、智慧與合作：首屆物流工程國際會議論文集（一），2012：72-76.

[6] 平海濤.從堆取料機(jī)更換懸皮看專業(yè)煤炭港口維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)[J].中國水運(yùn)（下半月），2012，12（09）：77-78，81.

[7] 于勁松.大型港口機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)的可行性研究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（05）：265.

[8] 魯潤聲，王一航，李子豪.機(jī)械自動(dòng)化控制中plc技術(shù)的應(yīng)用分析[J].中國新通信，2021，23（13）：163-165.

[9] 孫里洪.淺談機(jī)械自動(dòng)化控制中的PLC技術(shù)[J].科技與創(chuàng)新，2021（06）：116-117，119.

[10] 楊濤.機(jī)械自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2021，52（02）：175-176.