可編程控制技術在港口自動化電氣系統中的應用研究

摘 要：可編程控制技術利用可編程控制器來實現通用工業自動化控制，對改造傳統工業控制技術，提升工業自動化水平有重要實踐意義。港口運行中涉及大量電氣系統，利用可編程控制技術對港口電氣系統進行改進，能有力的提升港口電氣系統自動化水平。文章以港口電器系統為例，分析了可編程控制技術在港口自動化電氣系統中的應用策略，對港口電氣系統自動化實踐有一定指導意義。

關鍵詞：PLC；可編程控制技術；港口自動化；電氣系統自動化

1 引言

可編程控制技術是利用可編程控制器來實現對通用工業自動化控制的技術，其核心是可編程控制器，可編程控制器最初在上世紀六十年代于美國出現，被用于取代傳統的繼電器實現邏輯判斷、計時、計數的順序控制功能，充分結合了計算機與繼電器控制系統的優點。應用可編程控制器，用戶只需改變程序即可以改變生產工藝，實現生產工藝的自動化，能有效的克服傳統繼電器接線復雜、可靠性低、功耗高、靈活性差等缺點，而在使用中并不需要了解專門的計算機編程語言，僅采用一套簡單的指令即可以繼電器梯形圖進行設計、調試與查錯，使用極為簡便快捷。其于這可編程控制技術的這些優點，在近年來可編程控制技術被廣泛應用于各個生產領域，改變了傳統自動化技術的不足，對實現新型工業自動化具有重大現實意義。港口生產過程中涉及大量電氣系統，包括如起重、傳輸、固定、除塵、消防等系統，應用可編程控制技術能有效減輕港口生產勞動強度，提高生產效率，提升運營安全水平。文章就可編程控制技術在港口自動化電氣系統中的應用進行淺要的探討。

2 可編程技術的基本工作原理和程序編制

2.1 可編程技術的基本工作原理

可編程技術的核心為可編程控制器，可編程控制器實際相當于一部微型計算機，雖然可編程控制器類型繁多但其結構和基本工作原理相當，主要由主機、輸入/輸出接口、電源、編程器擴展接口以及外部設備接口幾部分組成。在可編程控制器工作過程中，采用“順序掃描，不斷循環”的方式，運行時根據用戶編制好的程序按地址號周期性循環掃描，并不斷對輸入信號進行采樣和對輸出狀態進行刷新，每個掃描周期經輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個步驟。輸入采樣階段讀入輸入數據或輸入端子的通斷狀態信息，程序執行階段對程序進行順序掃描并經相應運算處理獲取結果，再將輸出信息輸出到輸出鎖存器通過繼電器、晶體管、晶閘管等實現對相應設備的驅動。

2.2 可編程控制技術程序編制

可編程控制技術需要根據控制要求編制軟件程序，編程主要利用各類編程元件提供的動合和動斷觸點進行，包括如輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數器、特殊功能繼電器等。可編程控制器內部的這些編程元件同傳統繼電器相當，也有類似線圈和觸點等功能，但只是以存儲單元的邏輯狀態來實現，而非硬件繼電器。可編程控制器生產廠家會為可編程控制器提供程序編制語言，以此來描述控制要求以滿足用戶控制需要，通常采用梯形圖語言和指令語句表語言來實現。梯形圖語言利用類似于繼電器動合、動斷觸點、串并聯等關系的圖形語言進程編程，這種編程語言直觀易懂便于操作。指令語句表編程則用指令助記符來編制控制程序，類似于計算機匯編語言，比梯形圖編程稍顯復雜。

3 可編程控制技術在港口自動化電氣系統中的應用

3.1 可編程控制技術在港口門機中的應用

在港口運營中，門式起重機是重要的裝卸機具，門式起重機包括主勾、副鉤、行走大車、小車幾個動作部件，完成行走、變幅、旋轉、起升等動作進行裝卸工作，其結構較為簡單，僅用單一的中型可編程控制器即可實現自動化控制。各動作部件通常利用三相交流異步電機驅動，此外還包括變壓器、開關、接觸器等設備，由于門機工作隨機性較大，同時工作環境惡劣，因此需要在自動化電氣系統中加入眾多保護功能、故障診斷功能、報警功能等，同時還需要完成各種啟動動作的控制。如主鉤的動作包括上升運轉和下降運轉，其中下降運轉包括電動、反接制動、再生制動等狀態，可以利用可編程控制器與操作手柄主令控制器、電機綜合保護器、輸出中間繼電器、報警裝置等相接，利用可編程控制技術實現整個門機的集中控制。為防止出操作人員錯誤操作造成危險，可以運用可編程控制器內部保護繼電器為所有的限為保護設置閉鎖運行機制，當達到限位點后操作自動中斷，既便重新送電在不復位時也無法繼續原向運行，同時還可以設置自動復位、過流、過載、缺相等保護策略。

3.2 可編程控制技術在港口膠帶動輸系統中的應用

在港口膠帶運輸系統中，可以利用可編程控制技術來實現整個膠帶運輸系統的集中監視控制，并實現系統的綜合保護。如利用可編程控制器將集控系統、調度電話系統、視頻監控系統等結合起來，構建起一個完整的集控網絡，實現對整個港口膠帶運輸系統的遙測、遙信和遙控，有效的提高整個膠帶運輸系統的安全性、可靠性和工作效率，能極大的減少現場操作人員數量，降低設備故障處理時間。在港口膠帶運輸系統自動化控制體系中，可分為現場控制和集中控制兩部分，利用可編程控制器構建分布式控制系統，現場控制包括控制站、現場控制設備、現場檢測設備，集中控制包括監控中心、操作員、工程師、服務器等，現場控制與集中控制利用有線或無線網絡進行數據通信，利用各類傳感器、控制器實現場場操作與數據采集任務。利用可編程控制器構建港口膠帶運輸系統自動化控制體系，集控中心可以通過網絡實現現場生產的監控管理，及時采集、處理膠帶運輸過程的各項數據，能有效確保人員和設備安全，而操作人員僅需在集控中心即可完成膠帶運輸機的監視與控制工作。

3.3 可編程控制技術在港口消防除塵系統中的應用

在港口生產過程中，往往會產生大量揚塵，不僅造成巨大的環境污染，還會影響港口生產的正常進行。此外，港口存在大量電氣系統和大量貨物，既便設置大量人員也不可能全方位監視現場消防狀態，極容易滋生消防隱患。在傳統的港口除塵中，通常采用人工噴槍灑水除塵的方法，能有效防止揚塵污染，但需要投入大量人力。利用可編程控制技術構建港口除塵自動化系統，將現場電控箱與集控中心除塵監控主機相連，通過現場監視器、傳感器采集港口生產現場揚塵狀態數據，同時還可以采集現場消防數據，并利用傳感器監控泵房設備工作狀態，包括水泵工作狀態、水壓、流量、水位等數據。通過消防數據、揚塵數據、泵房數據等的采集，及時獲取揚塵、消防、泵房等方面的信息，并利用噴酒系統、報警系統、控制系統等，實現揚塵消除、異常報警、自動滅火等動作，能有效提高消防除塵工作效率，確保港口環境和生產安全。

參考文獻

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