淺談港口翻車機的改造設計

摘 要：翻車機是一種用于翻卸散料的大型機械設備，能將散料翻轉卸載到地面皮帶上，實現散料的卸載運輸，在港口中應用極為普遍。在實際應用中，很多大型港口翻車機都存在或多或少的問題，需要對其進行改造。文章就PLC港口翻車機的改造設計進行了簡要的探討，可供港口翻車機的改造借鑒。

關鍵詞：港口翻車機；改造設計；可編程控制技術；PLC

1 引言

在港口生產過程中，需要大量應用翻車機進行散料的裝卸，是港口重要的生產設備。從上世紀八十年代起，我國港口就開始普遍應用翻車機，不過隨著港口生產任務的日益繁重，很多港口裝備的翻車機已經不能滿足現實生產的需要，需要對其進行改造。尤其是一些傳統的大型翻車機，需要大量人工參與現場控制，既降低了生產效率又增加了安全風險。利用PLC可編程控制技術對港口翻車機進行改造，能有效提高港口翻車機的生產效率，降低安全風險，具有極高的經濟效益和社會效益。

2 港口翻車機功能分配

港口翻車機主要集中應用于卸車作業，其結構功能主要包括以下幾個方面。

2.1 列車固定系統

列車固定系統通常有夾輪器、固定臂等，夾輪器位于翻車機外側，其作用是將重空車線上的車輛夾緊使翻車機內的車輛處于穩定狀態，避免重空車線上的車輛因慣性沖擊而影響正在翻卸的車輛。夾輪器和固定臂都利用液壓系統進行液壓驅動，將列車控制在固定系統或定位臂之下，根據翻車機的能力不同夾輪設備數量有所不同，不過都分為重車線夾輪器和空車線夾輪器。固定臂其作用是配合夾輪器提高列車固定系統的能力，常用于翻卸能力較大的港口。

2.2 定位車

定位車由車體、主推車臂、輔助推車臂、驅動系統、行走導向系統組成。通過編碼器的精確定位，定位車能自動尋找車鉤并將車輛定位在翻車機平臺上，具備前后扯擋壓緩沖器，用以吸收斷電、開關損壞等情況時作業設備的全部能量。目前常用的定位車主車臂采用液壓驅動和光電管定位，定位車體沿水平軌道運行，行走時利用齒輪傳動驅動。

2.3 卸車設備

卸車設備通常以列車縱向長軸作為軸心進行旋轉運動，將列車貨物翻卸下來。其主要結構包括端環、前后連接梁、平臺、可動靠車板、壓車梁、液壓站、托輪等部分。壓車器和靠車板是在平臺內固定重車的裝置，液壓站為它們提供動力。卸車設備的驅動裝置由機械和電氣同步組成，驅動裝置配備故障保險系統以防止驅動、制動、電機失電等故障時發生重大事故。驅動系統包括電機、減速機、聯軸節、同步軸、制動器等幾個部分。其中兩臺電機在電氣上采用變頻器閉環控制實現同步，機械上用同步軸來確保同步運行，制動器用來保證翻車機故障時能及時停車，還能在翻車機零位時提供保持力矩。

2.4 其它輔助設備

其它輔助設備主要為受料料斗以及各類給料裝置，實現物料的均勻、連續傳送。主要包括受料料斗、料位檢測器、振蕩器、電加熱器、給料器等構件。料位檢測器實現高、低料位的檢測；振蕩器用于防止物料起拱；電加熱器用于防止低溫天氣受料料斗內物料凍結；給料器實現漏斗向皮帶機的供料。

3 PLC在港口翻車機改造設計中的應用分析

3.1 傳統翻車機的不足

目前我國港口所應用的翻車機，多為雙轉子串聯擺動轉子平臺式翻車機，利用直流調速傳動方式，控制系統多數已經采用PLC進行自動化控制。不過在實際使用中，傳統的繼電器控制方式接點復雜、設備眾多，繼電器、接觸器在反復工作中極易磨損，由于慣性等問題使得機械系統磨損變形現象嚴重，驅動系統非正常磨損現象時有發生，定位車車體定位容易造成側壓力，電氣傳動裝置模擬控制系統工作不穩定，傳統PLC控制系統落后，帶來很多不安全因素。因此，急需提升翻車機故障監測、工況測量、自動控制水平，以提高生產效率，提高安全生產水平。

3.2 PLC應用策略

PLC在港口翻車機自動化控制中，利用其強大的邏輯運算、順序控制能力，并通過數字或模擬式輸入輸出，能很好的實現翻車機生產過程的控制和監測，具有極高的可靠性和完善的功能。利用PLC順序控制，能取代傳統翻車機中的繼電器順序控制裝置，并利用其強大的邏輯運算能力進行開關量邏輯控制，同時利用運動控制系統通過模擬量輸入輸出功能，實現翻車機速度和位置的控制，并利用PLC的PID模塊實現溫度、壓力、流量等各類物理量的閉環控制，最終代替傳統的繼電器系統，利用PLC實現檢測、操作完成整個翻車機的控制。其中，利用輸入模塊采集翻車機現場工況各類信號完成數字量和模擬量的輸入，利用CPU根據事件編制的程序處理所采集的數據執行相應的指令，利用輸出模塊輸出數字量和模擬量完成現場各執行元件動作的自動控制。

3.3 PLC控制流程

在應用PLC對翻車機進行改造后，當待翻重車到位后，PLC系統檢索整個翻車機系統，正常后開始作業，定位車牽引重車定位到翻車機平臺上，夾輪器夾住車輪，壓車器和靠車板動作固定好車皮，控制翻車完成翻車以額定速度正翻后關閉液壓鎖，繼續翻卸并減速停止完成翻卸動作，啟動振動器工作翻卸完畢，同時定位車收回主臂返回到下個循環的起始位置。翻車機以額定速度回翻并減速停車，松壓完成翻車過程。翻車過程完成后，定位車重新將重車推到翻車機里并排出空車。整個系統包括控制中心上位機、下位機、現場監控器三大部分，上位機顯示相關數據，現場監視器采集翻車機工況數據，下位機利用事先編制好的程序實現整個翻車機工作的自動控制，并根據各類故障數據發出相應的控制動作。

3.4 PLC應用效益分析

應用PLC對翻車機進行改造，實現翻車機的自動化控制，能有效的提高生產安全和生產效率。首先在編制PLC程序時可以在設計復雜的條件以避免人為操作失誤現象，避免人為操作造成事故；其次可以降低現場作業人員的投入和勞動強度，并降低現場作業可能造成的人身傷害機率；再次利用PLC對翻車機的各項動作進行控制，能使翻車機整個工作過程中速度穩定過渡平緩，降低對設備造成沖擊的現象，減少設備磨損；此外，利用PLC還能有效的取代繼電器，減少電氣系統的二次接線，使故障查找和維修更為容易。

4 結束語

翻車機是港口生產的重要機械設備，傳統的翻車機在生產過程中，極容易因為人工操作產生各類安全事故，也不利于翻車機工況的監測。利用PLC對翻車機進行改造，能簡化翻車機電氣系統的接線，更好的控制翻車機生產動作，降低設備磨損和不必要的沖擊，能有效減少現場作業人員的投入和工作強度，并能及時對翻車機各部件工作狀態和設備工作能力進行監測，能有效的提高生產效率，具有極高的實踐應用價值。

參考文獻

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