港口機械電氣系統的可靠性設計

張天宇，宋天佑

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125 )

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港口機械電氣系統的可靠性設計

張天宇，宋天佑

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125 )

當前港口機械電氣控制系統的運行仍以繼電器為主，這種電氣控制系統的結構非常復雜且整體運行效率較低，在實際的使用過程中不僅會消耗大量能源，而且還容易引發各種故障，無法滿足港口區域裝卸作業的基本需求。基于此，本文利用PLC控制系統來代替傳統的繼電器，以期提高港口機械電氣控制系統的穩定性。

港口機械；電氣系統；可靠性設計；PLC控制系統

近幾年，我國港口貨物運輸量不斷增加，使得港口的機械化進程也在不斷提升。雖然在港口機械設備中引進了很多先進的技術手段，但由于港口機械的電氣控制系統相對比較落后，導致生產效率水平難以提升，因此選擇引入PLC控制系統，進而滿足港口多元化、高水平發展的需要。

1 PLC控制系統在港口機械中的應用分析

1.1 PLC控制系統優勢

這一控制系統的工作原理主要是運用可編程的存儲器對內部程序進行精準運算和控制，并利用輸入和輸出控制機械操作來完成整個生產的過程。在控制系統中，PLC控制系統與計算機的運行原理相差無幾，而且它的構成部件與計算機也沒有太大差別。在PLC控制系統的實際使用中，技術人員需要采入樣本，樣本形式可以是各種壓力、極限開關等信號，采集完信息樣本后，技術人員再執行下一步的運轉程序，循序漸進完成輸出夾斷過程。將PLC控制系統運用在港口機械中，極大降低了傳統港口機械運行中高能源的消耗，而且還可降低電能的消耗，提升港口機械的工作效率。

1.2 港口機械中PLC控制系統的應用前景

技術人員將PLC控制系統融入到港口機械中，對港口機械的作用非常重要。以港口機械中的起重機電氣控制系統為例進行分析，在港口起重機電氣系統中引入PLC控制系統可以讓起重機的輸入點和輸出點來作為主要的執行指令，運用這一執行指令來實現港口機械起重機的控制等功能。隨著PLC控制系統的不斷改進，港口起重機不管是運行效率還是速度都有了極大提升。當前的港口機械設備基本上可以滿足港口的實際運轉需求，而隨著市場需求的增加，使得這一控制系統的種類也呈現出了多元化的特點，因此，在港口機械運行中引入這一系統時需要找尋一個合適的控制系統種類，這樣才能夠針對系統的實際工作原理進行有限元分析，滿足起重機的實際運轉需求。除此之外，技術人員還應根據港口機械的抗干擾系統，對PLC控制系統運行時的相關干擾因素進行控制。

2 改造實例分析

本文以某一港口門座式起重機改造為實例進行分析。此起重機主要工作原理是以繼電器關聯作為控制模式，但在當前的港口生產中，由于生產量不斷增加，使得起重機械長期處于一種超負荷的作業狀態，導致各種故障頻發。基于此，技術人員采用引入PLC控制系統對其進行詳細分析和改造。

2.1 起重機改造方案

一般門座式起重機都是采用繞線式電機，本文實例中的門座式起重機也是采用繞線式電機。技術人員首先要將繞線式電機改造為變頻電機，同時經過改造之后的PLC系統具備了自我診斷功能，在落實改造方案時，技術人員還要采用交流變頻調速和PLC程序進行控制。

2.2 港口機械電氣系統設計

港口中門座式起重機的電氣系統包含了照明、傳動等功能，在實際完善中，引入PLC控制系統不僅可以保證港口機械運行的安全性和可靠性，而且機械中的電磁裝置在運行時也不會受到其他因素的影響，極大促進了港口機械的綜合發展。

在設計方案時，技術人員還要重視PLC控制系統自身機型的合理選擇。在選擇系統機型時，技術人員除了要考慮港口機械電氣系統自身的購置成本以外，還要考慮到實際的使用性能。這樣才能夠做到有針對性地根據實際工作環境來選擇調速方式，更好滿足當前區域的港口機械電氣系統運行。

2.3 基于PLC控制系統的起重機控制系統

對起重機控制系統進行改造時，技術人員要將工作重心放在起重機的起升結構、PLC程序控制以及輔助系統的設計上。須對傳統門座式起重機的起升結構中存在的問題進行具體分析，比如:傳統起重機運行中造成的能源浪費、運行成本高等問題，并在此基礎上引入可以控制矢量的變頻設備。在PLC程序設計中，技術人員還要將起升制動器根據當前實際運行情況進行適當完善，確保在實際運行時不會出現運行故障。同時，在PLC程序控制上，技術人員還要保證控制器的選型與PLC配置合理的情況下，繪制出PLC運行流程圖(如圖1所示)，并在此基礎上設置抓斗控制，使起重機的運行可以符合設置的實際參數。對相關輔助系統進行改造時，技術人員可以從操作臺、安全保護裝置等方面入手，保證改造后的起重機復制系統可以更好地發揮其作用，確保港口機械電氣系統的安全可靠性。

2.4 起重機改造調試

技術人員對起重機進行改造后，還要檢測起重機外觀以及電源柜的情況，分析當前電氣系統運行的各項參數和運行趨勢。此外，還要對改造后的起重機進行全面檢測，保證港口機械電氣系統能夠更加安全可靠，這也是降低起重機故障幾率的主要方法。

圖1 PLC運行流程圖Fig.1 PLC operation flow chart

3 結語

在港口運行中，對機械電氣系統的可靠性進行分析，需先對引入的PLC控制系統進行全面了解。PLC控制系統在實際應用過程中取得了較好成效，因此，技術人員須重視港口機械電氣系統的改善，以此來進一步提升港口機械的整體作業效率，保證港口機械電氣系統運行的可靠性，更好地滿足港口的發展需求。

[1] 凌海風，嚴駿，郭堅毅.我國港口機械加速發展的思考和建議[C]//中國工程機械學會2003年年會論文集，2003.

[2] 王俊，孫臣興，韓萍.港口機械保養間隔期研究[C]//中國工程機械學會2003年年會論文集，2003.

[3] 王瓏.關于港口機械管理辦法的幾點淺見[C]//中國機械學會第十四次學術年會論文集，2003.

[4] 蕭志磚.企業知識產權保護工作初探[C]//中國工程機械學會2003年年會論文集，2003.

[5] 郭振宇.關于港口機械在低溫環境下的故障預防[C]//中國公路學會筑路機械學會第十四次學術年會論文集，2003.

[6] 馬先啟，朱經雯.工程機械融資銷售風險與效益分析[C]//中國公路學會筑路機械學會第十四次學術年會論文集，2003.

[7] 徐江濤.做世界最強叉車企業——浙江杭叉工程機械集團股份有限公司[C]//物流工程三十年技術創新發展之道，2010.

[8] 聶福全，薛占剛，俞泳，等.對提高國產工程機械產品外觀質量的思考[C]//中國工程機械學會2003年年會論文集，2003.

[9] 陳新軒，韓斌.關于港口機械計算機管理專家系統的研究[C]//中國公路學會筑路機械學會第十四次學術年會論文集，2003.

Reliability design of port mechanical electrical system

ZHANG Tian-yu,SONG Tian-you

(Shanghai Zhenhua Heavy Industry (Group) Co.,Ltd.,Shanghai 200125,China)

The current operation of port mechanical and electrical control system is still mainly relay. The structure of electrical control system is very complicated and whole operation efficiency is low. In actual use,it will not only consume a lot of energy,but also easily lead to various failures,which can not meet the basic needs of port area loading and unloading operations. Based on this,this paper uses PLC control system to replace traditional relays,so as to improve port mechanical and electrical control system stability.

Port machinery; Electrical system; Reliability design; PLC control system

2017-01-07

張天宇(1983-)，男，本科，電氣工程師。 宋天佑(1984-)，男，本科，電氣工程師。

U653.92

B

1674-8646(2017)06-0158-02