自動控制在散糧卸船裝備設計優化中的應用

龐浩

（日照港集團嵐山港務有限公司，山東 日照 276800）

自動控制在散糧卸船裝備設計優化中的應用

龐浩

（日照港集團嵐山港務有限公司，山東 日照 276800）

散糧卸船裝備對海運糧食運輸起著重要的支撐作用，高效、高速和環境友好型散糧卸船機械將是未來的技術發展方向。對常用的散糧卸船裝備和相應的機械控制原理進行了闡述，對基于PLC的自動控制技術在散糧卸船裝置中的設計應用進行了分析。

散糧卸船；自動控制；設計

1 散糧卸船裝備與自動控制原理

散糧運輸擁有多種形式，主要包括鐵路、公路和水路三種形式，在全國性甚至全球性的糧食運輸中，水路和陸地運輸相互配合，共同組成了散糧運輸的交通網。而散糧卸船裝置則是交通系統中重要的機械支撐部件。目前，港口的主要散糧卸船設備主要分為間歇性卸船機和連續性卸船機。間歇性卸船機主要包括抓斗門卸船機、帶斗門卸船機和橋式抓斗卸船機，而連續性卸船機主要包括氣力式、夾帶式、埋刮板式、螺旋式和波紋擋邊式等五種。

首先對間歇式卸船機的設計和選型進行說明，門座起重機多用于通用性碼頭，對貨種的適應性比較強。卸散糧的時候物料經過抓取之后可以卸至碼頭前沿的接料漏斗處，然后開啟漏斗下方的閥門，便可以卸至碼頭前沿的輸送機處，門座起重機的平均艙時量較低，單機產量主要覆蓋在180～320t之間。帶斗門座的起重機設置含有接料機和機上帶式輸送機，物料首先經過抓斗抓取后卸至機上接料斗，隨后經過機上的帶式輸送機送到設在碼頭前沿的帶式輸送機上。該類卸船設備的效率很高，卸載周期也很短，產量高，但作業面積大，不便于清除沙塵，環保效果比較差。橋式抓斗卸船機同樣設置含有接料機和機上給料輸送裝置，產量大，但該機器不能旋轉，靈活性差，防塵效果也不好。

再來分析一下連續式卸船機，首先是氣吸式卸船機是利用風機在管道中形成負壓氣流，由埋入艙內裝糧食中的吸嘴將糧食吸入輸入管道中，然后送至設立在碼頭前沿的帶式輸送機。氣吸式散糧卸船機的輸送系統中包含除塵裝置，氣流中的粉塵在排放到大氣之前會經過全面的除塵處理，產量合理而且相對比較清潔，但目前在卸船裝置中的應用并不是十分廣泛。夾帶式卸船機以兩條同步運行額輸送帶將喂料裝置喂入的散糧夾持在兩條輸送帶之間垂直提升和水平輸送，該機設置裝有大車行走、水平臂俯仰、旋轉和提升臂的前后擺動以及雙帶輸送系統。物料在輸送的過程中僅僅與膠帶進行接觸，這種卸船機粉塵少，污染少，噪音也很低。另外，還包括埋刮板式卸船機、螺旋式卸船機和波狀擋邊式卸船機。

所以一般來說，對卸船機的技術指標主要包括以下幾點，首先是運量，大功率的機器可以帶來運量的充足，其次是運行效率，糧食具有高速的流動性，中間過程不好控制，因此一定要做好效率把控，最后是污染和噪聲問題。因此，設計高效、高速、低能耗以及環境友好型的卸船設備是優化工作的重點。

隨著計算機技術的不斷發展，數字技術和仿真科技逐步的深入到了機械設計的流程環節之中，作為重要的港口機械，應用現代科技代替傳統經驗對散糧卸船裝置進行設計優化是非常重要的環節。而自動控制原理的內容和實踐，則可以充分的應用到散糧卸船機的設計之中，自動控制所包含的內容比較廣泛，從概念上來說，自動控制指的是在沒有人為參與的情況下，利用外加的設備或者裝置，對機械或者其他對象進行控制的過程，是相對人力的概念而言的。在自動化機械設計中，多個環節和部件都需要結合自動控制原理來進行，自動控制所帶來的效益價值和生產價值都是很高的，應用于硬件開發、伺服系統設計、指揮系統設計、控制總成等多個方面。

2 應用研究

不同的散糧卸船裝備，自動控制原理在其設計優化過程中的表現不同，在機械設計角度，旋轉機械和往復式循環機械需要在供電系統的支撐下，擁有可以連續工作的可靠性，這一點在連續式的散糧卸船裝備中有著重要的作用，這里主要研究PLC自動控制系統在散糧卸船機中的應用。可編程控制器技術幾乎在所有的工業領域中都有涉及，隨著自動控制的應用，散糧卸船機作為糧食中轉庫和龍頭設備的自動化程度也在不斷提高，一方面可以延長使用壽命，另一方面也提高了控制程序的可靠性，調試和維護也變得更加方便。

自動控制系統的結構主要包括一臺PLC邏輯控制器，一臺IBM兼容的計算機，若干光電轉換模塊，MDB電機配電柜和電機控制柜，另外還包括多種驅動、旋轉、控制和電機，多種傳感器和報警系統，除塵系統。卸船機PLC控制主要采用光纖電纜和糧食中轉庫進行連接，保證容易的正常運行，PLC的自動控制系統如1所示。

下面M終端從左至右分別是行走機構、俯仰機構、旋轉機構、斗提機和皮帶機，整個自動控制系統以PLC為核心，各電氣設備之間的連鎖聯動和其他關系也是通過PLC軟件來完成的，為了保證生產設備之間的自動連鎖功能，在啟動前要進行設備預檢查，也要設置合理可靠的報警裝置，一旦出現問題立即進行維修。具體的程序控制流程如圖2所示。

系統控制軟件是基于windows系統進行設計的，集成控制技術、人機界面技術和圖形技術，在卸船裝置中融合了合理的用戶體驗式操作模式，可以對整個卸船機的工作情況進行方便的控制和監控，通過對卸船機設計的實踐研究表明，基于PLC的自動控制系統可以設計出可靠的卸船散糧裝置，效果也非常的優異。

圖1 PLC自動控制系統

自動控制可以結合仿真結構設計進行研究，例如利用CAE和CAD軟件對卸船裝備控制整體環境進行考量，所謂CAE和CAD技術指的是利用計算機軟件對卸船機外部結構和受力和外界輸入情況進行整體評估，同時，利用matlab設計控制的輸出信號，再將控制輸出信號作為CAE仿真的輸入數據，可以評估自動控制過程對整體工作流程的方便性，設計多個工況進行仿真，例如功率、帶速等，可以設計出更加合理的卸船裝備，同時減少卸船機的設計和優化成本。

3 結語

圖2 工作具體流程

隨著糧食物流業的不斷發展，港口運糧效率需要提高，而散糧卸船機作為重要的支撐機械，必然需要在技術上進行不斷的更新和發展，基于PLC的自動控制技術可以設計出效率更高、更節能、同時結構更加合理、經濟性更好的散糧卸船機，散糧卸船機未來也將面臨大型化發展，自動控制技術也將結合云計算和大數據等現代計算機技術，對散糧卸船機進行進一步的優化。

[1]賈素賢，朱耀強等．港口散糧卸船設備比選[J]．現代食品，2015(16):42-45．

[2]賈小楠．基于工業以太網的散糧連續式卸船機控制系統網絡通訊設計與實現[J]．工業技術創新，2016(02):195-199．

U653.928.1

A

1671-0711（2017）10（上）-0131-02