可編程序控制器在港口自動化中的應用研究

崔璟琳

（煙臺港集團有限公司，山東 煙臺 264000）

可編程序控制器在港口自動化中的應用研究

崔璟琳

（煙臺港集團有限公司，山東 煙臺 264000）

全球經濟一體化趨勢的不斷推進，使得國際和區域交流日益密切起來，其中港口作為交通運輸的重要樞紐和對外交流的重要窗口，其重要性日趨凸顯。同時信息化時代的到來，也使得港口自動化水平得到顯著提升。在港口自動化過程中，可編程序控制器的作用是毋庸置疑的。因此文章首先簡要概述了可編程序控制器的概念及其主要特點，接著探究了可編程序控制器在港口門座起重機自動化中的具體應用，最后對可編程序控制器未來的發展方向予以了展望。

可編程序控制器；港口自動化；應用

計算機技術的發展催生了可編程序控制器，其一經問世就受到了人們的廣泛關注，并迅速在工業領域嶄露頭角。可編程序控制器采用的是微處理器系統，能夠實現相關信息數據的收集、傳輸和處理，極大地實現了工業領域的信息自動化水平。可編程序控制器在工業領域的優異表現，也使得其應用范圍日漸擴大。在港口工程中，引入可編程序控制器顯然是可行的。其能夠實現港口相關數據信息的自動化交換，帶給港口更高的效益和全新的發展方向。因此探究可編程序控制器在港口自動化中的應用是十分必要的。

1 可編程序控制器的基本概念和主要特點

可編程序控制器誕生于20世紀60年代，其是基于微處理器的基礎之上，將計算機、通信、互聯網和自動化控制等技術綜合到一起的一種新型的工業控制裝置。可編程控制器自引入我國以來，就開始在各個工業生產領域中得到廣泛應用，并顯著提升了傳統工業裝備水平以及技術能力。隨著全球經濟一體化的不斷發展以及信息技術的進一步更新完善，可編程控制器也必將得到完善和發展，并更好地服務于我國國民經濟的發展和工業生產的發展。

可編制程序控制器之所以在我國工業領域得到廣泛應用，和其眾多優勢不無關系，具體體現在：第一，其系統構成較為靈活，易于進行擴展，具備著豐富的I/ O接口模塊。其顯著特長體現在開關量控制模式上，并可以持續地進行回路控制，還可以和上位機共同形成一個復雜的控制系統，進而全面實現工業生產的綜合自動化。第二，用戶使用起來較為便捷，編程也較為簡單。大部分的可編制程序控制器多采用的是簡明的梯形圖。因此不需要計算機專門知識，且有利于縮短整個系統的開發周期，便于現場直接進行調試。此外，也可以在線對部分程序進行修改，將相應的控制方案進行適當的更改而無需將硬件進行拆除。第三，可編制程序控制器具備較強的運行環境適應能力。其整體故障率相對較低，且可以對故障現象進行自我診斷并予以顯示，便于快速定位故障點并運用更換模塊的辦法來將故障現象進行快速排出。同時整體維護工作量較小且便于維護，抗干擾能力顯著，可靠性不言而喻。第四，可編制程序控制器的硬件配套齊全，功能強大，性價比極高，且體積較小，能耗也相對較低。在一些較為復雜的控制系統之中，運用可編制程序控制器能夠有效降低繼電器的使用數量，進而對開關柜的體積可以有效縮減。同時其配線也遠低于繼電器系統配線，也就能夠在一定程度上節省配線和相關的附件，降低材料成本以及安裝接線工時。

隨著信息自動化技術的快速發展，可編制程序控制器也不斷得到發展，并衍生出越來越多的類型。因此在工業生產領域中，應結合工業生產實際和自動化系統特點，合理選用適宜的可編制程序控制器，進而全面發揮可編制程序控制器的重要功效。

2 可編制程序控制器在港口自動化中的應用實例分析

我們以港口門座式起重機系統為例，重點探討可編制程序控制器在該系統中的具體應用。

2.1 門座式起重機系統基本工作原理

（1）門機結構。門座式起重機也可以稱之為門機，其廣泛應用于當前的港口工程中。其運行方式為有軌運行，且采用的是臂架型移動式來實現港口工程中的相關裝卸作業。門機自身具備十分優越的工作性能，同時其所包含的起升機構、變幅機構、旋轉機構和行走機構等四大機構也具備著獨特的構造，其運用轉盤式的回轉支承裝置，以及滾動元件來實現轉臺的安裝方式。

（2）起升機構的工作原理。將兩套獨立卷揚裝置布置在機房內技能夠單獨工作，亦可以實現共同協作。前部卷揚的主要用途是連接四索抓斗的繩索，后部卷揚設備則用來連接支持繩。卷筒則是用來儲備，并完成卷繞鋼絲繩工作。鋼絲繩運動方式為直線運行，通過電動機回轉動力來傳遞。在起升結構內部安裝驅動裝置，用以作為驅動動力，其工作原理是：手柄呈現零位時，相序保持正常狀態且正常運行。一般來說，當起升允許升降的時候，證明起升處于良好運轉狀態中，無故障現象。

（3）回轉結構的工作原理。在機房前部配備兩套驅動裝置（立式電機、制動裝置以及行星減速裝置）。當行星減速裝置旋轉時能夠產生轉動能量，用以實現降速效果。并且低速軸和門架大齒圈齒輪齒合能夠發揮旋轉運動功能。回轉結構的工作原理為：當回轉主令呈零位，相序和風速儀均保持正常狀態，回轉正常，松開手剎，行走處于停止狀態，合上零位并鎖住，然后保證腳踏位置正常情況下轉檔左旋；需轉檔右旋時，回轉腳踏到正常位置再進行右旋。

2.2 可編程序控制器在起重機系統中的應用

（1）回轉系統的控制要求。第一，由于港口處于特殊的鄰水環境，港口通常潮濕并且多污泥。這就要求回轉系統的軸承必須要擁有很強的密封性能，且使用壽命應和門機起重機持平。第二，由于回轉大軸連接位置需要開展機加工，需要具備足夠大的過渡圓角，同時應運用熱處理來對應力進行有效消除。確保軸承的表面是平直且無翹曲現象，剛度適宜且不存在透光現象，真正實現精加工。第三，能夠實現360°全能回轉，整個回轉的實現要借助變頻電動機以及行星減速裝置來予以支撐。

（2）PLC系統I/O分配原理。第一，如果風速達到了22m/s的時候，則YF6電接風速儀會立即發出報警信號。此時電機會自動跳閘并且停止旋轉運動。通常可以運用輪裝式探頭的風速儀。第二，PCI1002-CHR起重機的超載限制器和壓電式傳感器相互連接，超載限制器可以實現PLC的信號輸入。如果門機的額定起重量為40T，在起重機工作狀態下，一旦起重物體的重量超過了10%，則超載限制器就會將超載信號發出至PLC，進而實現對超載現象的有效控制。第三，選用熱敏電阻來作為電機的過載監測器，其主要是運用電阻及數字隨溫度升高而增加的原理。一旦溫度超過了最大限額，則電子電路可以將其進行有效檢出，以便于采取措施進行應對。

（3）PLC控制系統流程。門機主要是借助變頻器所反饋回來的信號來有效控制回轉速度。而PLC就充當了重要的連接功能，并在控制手柄后實現對變頻器的有效控制。

（4）PLC元件組合。門機的旋轉電機選用的是變頻調速三相異步，1～100Hz變頻范圍的工頻電壓為380V。依據實際門機運行過程中對于轉速的需求，可以選用YZP2系列，即可以實現1475r/min的轉速需求。對于PLC系統可以選用簡單可靠的安裝即可，諸如需要14輸入和6輸出的，可以選用24輸入和16輸出的設備即可。對于門機的具體裝卸任務，PLC可以通過對電路的有效控制，通過信號輸入以及相關的程序運算來實現旋轉系統的相關指令和動作。

3 港口自動化中可編程序控制器的未來發展趨勢

3.1 實現PLC控制網絡技術

可編程序控制器有著很強的數字計算能力，也能夠實現較強的數據管理能力。譬如在散貨碼頭上，可以利用集中控制和分布控制兩個控制系統來對控制整個港口。PLC控制系統具備實效性高、安全可靠以及容錯能力強等優勢，只需要一個控制主機即可實現整個系統的運算，并通過分布系統來連接和控制所有網絡通信及信息數據，大大提升了港口信息通信的自動化水平，并且通過工控管理網絡還可以實現港口各部門間的互聯互通，提供相關信息數據給管理人員，真正做到PLC的現場管控功能，并推動港口自動化逐步朝向高效率和高可靠性的方向發展。

3.2 實現PLC的實時監控和在線管理功能

PLC系統在港口自動化中的應用，可以利用其實時監控系統來對港口現場作業相關設備予以全面控制，從結構上可以將其分為硬件設備和軟件系統兩大部分。硬件設備中主要是用以安裝PLC控制系統，用來采集和整理設備作業作業運營過程中的數據信息，并與上層管理系統加以連接，實現相關數據的向上傳輸，完美地和管理系統進行組合；軟件系統則主要是監控系統，并由此生成相應的應用系統，主要用于有效組織相關數據庫，及時對作業現場的各種故障現象進行報警處理，并參與到港口生成運營的全過程當中，另外，在線管理系統則肩負著保障港口操作人員安全的職責。

總而言之，可編程序控制器是目前生成作業當中一種常見且有效的控制裝置設備，自其誕生之日就備受人們的關注。隨著信息技術、自動化技術等不斷發展，可編制程序控制器也得到了飛速的發展，并能夠實現生產和信息管理的完美結合。可以說，這種微型化的控制系統已然成為工業生產領域中的重要系統之一，其在港口自動化中的具體應用，將其各種功效得到更為完美的展示，進一步拓寬了其應用范圍。

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