淺談港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司南通分公司,江蘇南通市,226017）張 偉

1 港口電氣自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 港口的智能化

從發(fā)展實(shí)際狀況考慮,當(dāng)前港口的電氣系統(tǒng)設(shè)備和設(shè)計(jì)技術(shù)仍需要國(guó)外大企業(yè)的提供,必須在綜合運(yùn)用PLC半自動(dòng)、電腦監(jiān)管系統(tǒng)等先進(jìn)信息技術(shù)的情況下,進(jìn)行港口碼頭的智能化發(fā)展。但目前中國(guó)港口碼頭的智能化發(fā)展,在軟硬件、監(jiān)管、綜合調(diào)度等方面仍和發(fā)達(dá)國(guó)家有著很大差異。

1.2 集裝箱碼頭智能化

在世界的深度發(fā)展下,貿(mào)易與貨物集裝箱運(yùn)送之間有著日益緊密的聯(lián)系,進(jìn)行智能化的實(shí)施可以大大提高海港裝卸作業(yè)工作效率和裝備能力。中國(guó)從上個(gè)世紀(jì)70時(shí)代中期就已大力推廣集裝箱貨物運(yùn)輸,在蓬勃發(fā)展的流程中研發(fā)出了RTG、CC等先進(jìn)設(shè)備,并在世界性的深刻負(fù)面影響下,得以普遍推廣使用。但和發(fā)達(dá)國(guó)家一樣,中國(guó)港口集裝箱碼頭智能化發(fā)展水平還是面臨著不少亟需提升的問(wèn)題,包括對(duì)智能化港口體系的建立缺少有效研究、智能化港口體系沒(méi)有對(duì)高效設(shè)施和先進(jìn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)部分

港口電氣智能化現(xiàn)場(chǎng)控制主要由氣壓感應(yīng)器、限位開(kāi)關(guān)、可編程控制系統(tǒng)等設(shè)備共同構(gòu)成,在多種控制系統(tǒng)的綜合下可以完成對(duì)各種裝置使用及操作的有效管理,并在第一時(shí)間掌握了港口集裝箱實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)信號(hào)。

1.4 通訊部分

從目前發(fā)展的角度看,由于海港地區(qū)大型機(jī)械設(shè)備及電氣智能化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息、信號(hào)及控制操作都相對(duì)復(fù)雜，因此,在實(shí)際操作中可以使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳送,而對(duì)于不適應(yīng)港口地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)操作布線的空間則可使用藍(lán)牙技術(shù)加以解決,從而提高了數(shù)據(jù)信號(hào)傳送的準(zhǔn)確性、有效性。

2 PLC電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制

2.1 在海港門(mén)式吊機(jī)中的運(yùn)用

通過(guò)把PLC技術(shù)運(yùn)用到海港門(mén)式吊機(jī)當(dāng)中,即便在不斷的運(yùn)行中,可以使港口起重機(jī)一直處在平穩(wěn)的工作狀態(tài)下,從而減少了操縱系統(tǒng)失靈和機(jī)械敏捷性下降的問(wèn)題。在操作的各環(huán)節(jié),一般要求作業(yè)人員在使用主令控制器這一媒介基本上,合理地調(diào)節(jié)PLC進(jìn)入、輸出的外接終端,與聯(lián)鎖電路、過(guò)壓集成電路和過(guò)流集成電路等。當(dāng)直流24V信號(hào)同時(shí)發(fā)生于PLC入口與輸出終端時(shí),說(shuō)明正常工作狀態(tài)是為了對(duì)應(yīng)門(mén)式起重機(jī)的PLC外圍輸入輸出信息狀況,在此基礎(chǔ)上還可以使得合理控制驅(qū)動(dòng)工作在中小型化繼電器驅(qū)動(dòng)設(shè)備控制線圈中同時(shí)進(jìn)行,而接觸器控制線圈在運(yùn)動(dòng)中的小型化繼電器驅(qū)動(dòng)上就會(huì)被觸發(fā),設(shè)備內(nèi)的各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也相應(yīng)起動(dòng)，從而進(jìn)入到正常工作模式。

2.2 在傳統(tǒng)海港膠帶輸送機(jī)中的運(yùn)用

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是傳統(tǒng)海港膠帶輸送機(jī)的主要特征,而分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)為其經(jīng)典架構(gòu),在這一體系里面,現(xiàn)場(chǎng)管理設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備和控制站等是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的三個(gè)主體內(nèi)容,由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控屏、操作員設(shè)備、監(jiān)控中心和服務(wù)器設(shè)備等幾個(gè)部分,共同組成了運(yùn)輸機(jī)電氣智能化的集中控制器,一般要求在中心控制室中設(shè)有集中控制器,在TCP/IP協(xié)定的基礎(chǔ)上,還可使信息交互、數(shù)據(jù)通訊等工作同時(shí)在控制站和集中監(jiān)控設(shè)備的體內(nèi)進(jìn)行,在這一流程中,還離不開(kāi)一項(xiàng)關(guān)鍵的互聯(lián)網(wǎng)媒介,即以太網(wǎng)。要想進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)交換過(guò)程,當(dāng)設(shè)備處在具體的工作狀態(tài)中時(shí),可以假設(shè)在數(shù)據(jù)通訊設(shè)備和集中控制設(shè)備之間具有＞1200m的交互間距,此時(shí)二者之間的互連必須對(duì)以太網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用,還需要設(shè)置中繼器,以形成較為完善的數(shù)據(jù)交換結(jié)果。

3 散貨裝卸自動(dòng)化技術(shù)與控制

3.1 集裝箱裝卸自動(dòng)技術(shù)

在1993年,世界上首個(gè)全自動(dòng)運(yùn)行集裝箱碼頭在荷蘭的鹿特丹碼頭開(kāi)始建設(shè),并投入到了生產(chǎn)與實(shí)踐活動(dòng)中。此后,香港、新加坡、德國(guó)、日本等許多發(fā)達(dá)國(guó)家均加大了對(duì)該技術(shù)的研發(fā)與實(shí)踐。德國(guó)和荷蘭的自動(dòng)化港口也十分重視對(duì)該技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展,把自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)輛、軌道型龍門(mén)吊等多種帶有強(qiáng)大綜合性的技術(shù)與設(shè)施,都使用到了原材料堆場(chǎng)中，對(duì)市區(qū)另一頭的外籍卡車(chē)裝卸管理方面,則使用了許多富有革新意味的技術(shù)與設(shè)備。而新加坡港口則比較注重的是原材料堆場(chǎng)的自動(dòng)位置功能,雖然強(qiáng)調(diào)了位置的精確度,但它的范圍卻相對(duì)狹小,并沒(méi)有進(jìn)行過(guò)大范圍的推廣。

3.2 散貨裝置自行掃描和控制的技術(shù)

對(duì)裝料堆的隊(duì)形布置、最大寬度、最小高度等做出及時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控,會(huì)直接影響著干散貨裝載作業(yè)的完成質(zhì)量。在傳統(tǒng)的工作模式中,人們主要是利用肉眼觀測(cè)的方法獲取有關(guān)數(shù)據(jù),盡管部分?jǐn)?shù)據(jù)也可以利用攝像機(jī)等工具實(shí)現(xiàn)更為精確、更加快捷地提取,但還是不能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,會(huì)使所獲取數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)值之間形成很大的偏差。料堆輪廓的檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)上述實(shí)際問(wèn)題做出較大程度的改進(jìn),它主要是用激光測(cè)距的方法把目標(biāo)定位并設(shè)置到抓斗卸船機(jī)和斗輪堆取料機(jī)中。另外,還可以確保所獲數(shù)據(jù)的真實(shí)性與準(zhǔn)確度,從而能夠?yàn)樽鳂I(yè)的高效進(jìn)行提供有力的數(shù)據(jù)支撐,從而降低了作業(yè)進(jìn)行中所花費(fèi)的時(shí)間成本,從而提升了作業(yè)效果。

3.2.1 抓斗卸船的自動(dòng)掃描和控制系統(tǒng)

對(duì)目標(biāo)物品進(jìn)行確認(rèn)并明確該物品的部位、形態(tài),在此基礎(chǔ)上復(fù)原物品，同時(shí),如能合理利用抓斗卸船的自動(dòng)掃描系統(tǒng)和控制技術(shù),還可以同時(shí)辨認(rèn)多種目標(biāo),對(duì)船倉(cāng)內(nèi)物品的分布情況有個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí),從而保證了作業(yè)任務(wù)的完成。

3.2.2 斗輪堆取自動(dòng)化掃描控制系統(tǒng)

這一關(guān)鍵技術(shù)與卸船機(jī)具有非常明顯的相似之處,因?yàn)樗鼈兌际抢肨PS技術(shù)所提取的各種數(shù)據(jù),將這些信號(hào)和數(shù)據(jù)同PIC技術(shù)提取的各種數(shù)據(jù)加以密切的融合,并針對(duì)立體畫(huà)表面特征實(shí)施各種復(fù)原與計(jì)算,進(jìn)而獲取具備一定真實(shí)感和精確度的原料堆位置及其立體形態(tài)的有關(guān)信息。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,近年來(lái),中國(guó)在積極實(shí)施社會(huì)主義現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過(guò)程中,港口機(jī)械電氣智能化的水平也大大提高,在這些狀況下,中國(guó)現(xiàn)代港呈現(xiàn)出了大型化、自動(dòng)化和智能化的特征,也給中國(guó)的進(jìn)出口國(guó)際貿(mào)易活動(dòng)帶來(lái)了機(jī)電的方便。該文針對(duì)當(dāng)前應(yīng)用的PLC電力自動(dòng)技術(shù)和散貨裝載自動(dòng)技術(shù)及其管理進(jìn)行了研究,期望為中國(guó)港口的未來(lái)規(guī)劃提供必要的理論基礎(chǔ)。