港口機械電氣自動化技術與控制研究

白錦妍

摘要：本文主要介紹了當前機械電氣自動化控制技術發展的概況、設計思路及其特征，并分析了電氣自動化控制中關鍵性的PLC控制技術的應用，最后具體分析了機械電氣自動化技術在自動化散貨裝卸以及貨物自動識別控制中的應用。

關鍵詞：港口貨物裝卸;自動化技術;控制技術;應用研究

0? 引言

隨著機械電氣自動化技術的發展和進步，當前機械自動化技術已經被廣泛應用于多個領域，對于推動各個行業生產發展有著重要意義。港口運輸對于國內外貨物貿易有著關鍵性的意義，港口吞吐量的大小直接影響到了國內外貨物貿易量是否能夠上升。上個世紀90年代以來，通過機械電氣自動化技術的應用和改進，當前港口貨物識別效率和貨物裝卸速度明顯提升，這使港口的運轉效率得到了有效提升，顯著地推動港口的發展和建設，極大地增加了港口的每年貨物的吞吐量，對于國內外經濟貿易往來具有促進作用，因此研究機械電氣自動化控制技術在港口中的應用非常必要。

1? 簡介機械電氣自動化控制技術

1.1 機械電氣自動化控制技術應用于港口的現狀

機械電氣自動化被運用于各個領域后，我國港口裝卸運輸過程中也開始采用了機械電氣自動化技術，在很大程度上提升了港口的運輸效率，然而由于我國機械電氣自動化技術起步較晚，因此機械電氣自動化的研究和應用水平比較低，與發達國家相比還具有一定的差距，這主要表現在當前我國港口機械電氣自動化設備的基礎性設施較差，沒有形成統一且較為完善的一套自動化控制流程，除此之外，在港口電氣自動化控制的過程中對計算機技術的應用也存在不足，因此我國需要加強電氣自動化技術的研究和應用，提高我國港口的自動化水平。

1.2 機械電氣自動化控制技術設計思路

根據設計理念，電氣自動化控制技術在應用中可以實現總線監測、集中監測和遠程監測的功能，在實際操作過程中，通過一個處理器，連接各機械電氣化裝置，實現對各個機械電氣化設備的集中控制和管理，這樣的控制結構比較靈活，能夠廣泛應用各個領域，但需要注意的是，各個領域有其特殊之處，因此將電氣自動化控制技術應用于具體的領域時，需要根據具體情況進行應用。

1.3 機械電氣自動化中PLC控制技術的特征

1.3.1 靈活性強

最初PLC技術被研發出來主要是基于繼電器的靈活度不夠，因此在PLC控制技術研發的過程中格外注意對PLC技術靈活性方面的把控。與傳統的技術相比，PLC控制技術在修改的工藝流程時的操作也比較簡單和便捷，PLC技術只需要修改內部程序即可完成對工藝流程的更改，而無需對接線進行更改。

1.3.2 信息傳輸準確且較為穩定

在PLC控制技術被應用在機械電氣自動化的過程中，控制系統中的許多開關都是借助無觸點半導體電路完成的，相關的設施也進行了加強處理，因此PLC控制系統的抗干擾性比較強，這使得在PLC控制技術下信息傳輸比較穩定且準確。

1.3.3 操作簡單

當前PLC系統通過編程語言即可進行操作，然后編程語言將通過內在翻譯語言功能就可翻譯成其他語言，進行編程的過程比較簡單，除此之外，PLC操作系統外部接線結構也相對簡潔。除了具備操作簡單的優勢之外，由于PLC控制技術應用范圍較廣，目前已經形成統一的國際標準。

1.3.4 體積小，耗能低

目前PLC控制技術是被廣泛應用的集成電氣自動化技術之一，一般而言PLC控制裝置的體積較小、重量也比較小，因此非常便于攜帶，除此之外，PLC控制裝置耗能也非常小。

2? PLC電氣自動化技術與控制

2.1 PLC技術在港口門式起重機中的應用

在港口裝卸集裝箱的過程中，起重機是一個關鍵性的機械工具，幾乎所有的集裝箱裝運都離不開起重機，正是基于此，起重機的工作量非常的大，長此以往，起重機難免會有損耗，嚴重時可能出現故障而無法正常運轉，傳統的裝載方式無法對起重機的運行情況進行具體的檢查和分析，然而通過將PLC技術運用到起重機中，則能夠實現對起重機運行狀況進行監督，掌握起重機異常情況甚至是起重機的損耗情況，使得起重機相關管理人員能夠及時更換損耗部位，以確保起重機平穩運行。

2.2 PLC技術在港口膠帶運輸機中的應用

傳統的港口膠帶運輸機分布較為分散，因此在對膠帶運輸機進行監管和控制時，除了需要建立以現場檢測設備、控制站以及現場控制設備為核心的現場控制系統外，還需要設立監控屏幕、操作員系統、服務系統等多個部分來共同組建港口膠帶運輸機的集中控制體系，為了更好地實現集中管理和控制，通常需要設立集中控制器，集中控制器通過網絡接收控制站信息，并處理和分析，然后對信息進行反饋。在集中控制器和控制站點進行信息傳輸的過程中，運用以太網進行信息傳輸非常關鍵，然而使用以太網傳輸信息的過程中，以太網對于信息傳輸的距離有一定的限制，因此在集中控制器與各個站點的距離過遠的情況下，還需要設立中繼器，確保信息傳輸的穩定與準確。

2.3 PLC技術在港口集裝箱橋式起重機中的應用

裝卸橋電氣系統具有數據交互多、設備分布范圍廣等特點，通過PLC技術的應用，能夠讓裝卸橋電氣系統中的數據傳輸更加穩定和完善，提高整個系統控制信息傳輸的高效性和準確性。通過PLC技術的應用，能夠實現對整個裝卸橋電氣系統中的設備運轉情況進行檢測和控制，通過PLC技術的運用能夠準確記錄機械設備工作的次數和運行的時間，據此相關管理人員可以分析出設備的磨損程度，從而及時更換其中部分零件，確保設備穩定運行，當設備出現故障時，相關檢修技術人員也可以根據PLC技術反饋的相關數據進行排查，提高設備修理的效率，同時在修理完成后，通過使用PLC技術對修理的情況進行記錄，也有利于日后再次發生故障時，檢修技術人員能夠完整掌握設備的相關情況。在充分應用CCMS的背景下，能夠構建一個人機友好的交流界面，系統的實際運行狀態可以被操作人員第一時間掌握，實現整個系統內部數據信息共享，這有利于操作人員全面掌握系統運行數據信息，并根據全面的數據信息分析進行靈活的處理，選擇最為恰當的操作，確保工作能夠高效開展。

3? 散貨裝卸自動化技術與控制

3.1 自動裝卸技術

自動裝卸技術最早運用得國家是荷蘭，在20世紀90年代鹿特丹港口建立了ETC碼頭，這極大地提高了碼頭集裝箱裝卸的效率，因此日本、新加坡以及我國的香港隨后也開始運用自動裝卸技術，各國運行自動化裝卸技術的情況不盡相同，其中德國和荷蘭采用的是同種方式，這兩個國家在堆場中使用自動化導向車、軌道式龍門吊進行裝卸，而使用人工操作設施和遙控吊具技術對外集卡裝卸進行控制;新加坡則在自動化堆場中使用了高架式自動化場橋技術，這一技術僅僅適用于內集卡作業，應用范圍比較有限，但具有能夠實現精準定位的優勢;在中國香港和日本則建設的則是軌道式龍門吊等半自動化技術，這樣的設計使得在裝箱過程中只能通過大車自動化運轉，不僅如此，在內、外集卡裝卸過程中均需要需要進行人工操作。高橋2期碼頭應用了圖像等先進技術，能夠實現精準定位與科學化的檢測，是我國首座自動化堆場，同時也是世界首個內、外集卡全自動化對箱、落箱的港口。

3.2 自動掃描技術

在散貨裝卸作業中，針對料堆的堆型分布、最大和最小高度進行實時監測至關重要，在以往這樣的操作主要是通過人工經驗進行估算，這樣的方式無疑具有一定的局限性且不準確，在人工估算的過程中容易受到人的主觀因素以及氣候等因素的影響，而一旦人工判斷不準確，特別是在判斷誤差較大時，會導致后續進行具體的裝箱操作時容易出現輪船磨損，甚至發生沉船和翻船等嚴重事故，因此在裝卸過程中對貨物進行自動化掃描檢測非常關鍵。

3.2.1 抓斗卸船自動化掃描與控制

抓斗卸船自動化技術中充分地運用了激光掃描技術，通過激光掃描能夠準確地測量物件的大小以及物件之間的距離，甚至能夠將物件的表面形狀進行還原，除此之外還能夠高度識別艙底與艙口，充分檢測船艙內物料的分布情況和物料類型，通過屏幕進行接收和顯示掃描的物件信息，工作人員能夠準確知道裝卸過程中必須掌握的數據，據此工作人員能夠更好地為后續進行的工作進行安排。

3.2.2 斗輪堆取自動化掃描控制

在使用斗輪堆取自動化掃描控制技術時需要通過TPS進行掃描，在實際運行過程中，TPS將提供安裝位置信息，這一信息傳輸至堆取料機運行中心并與堆取料機PLC技術提供的相關位置信息結合，并通過一定的算法運算，計算出物件準確的位置信息和形狀信息，為了更好地將相關數據運用到實際工作中，這些數據還需要傳輸到中央控制室服務器中，使得貨物裝箱的立體數據信息得到更好地呈現。

4? 總結

從上述內容可以了解到自動化控制技術的應用對于港口裝卸和自動掃描檢測的重要作用，因此在港口建設的過程中應該加強對PLC控制技術以及其他自動化技術的研究和運用，增強港口自動化的程度，進而提升港口的運轉效率，是港口達到更大的經濟效益。

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