港口設備電氣自動化技術的應用與探索

陳均忠，叢海利，鄧海龍，閆相文，張志群

（青島港董家口礦石碼頭有限公司，山東青島 266400）

0 引言

在國家相關政策的大力支持下，自動化技術得到了快速發展，將其合理應用到端口終端設計中，能夠保障設備的穩定運行狀態，對于港口設備優化產生積極作用。長期以來港口貿易就是推動我國經濟發展的重要力量，尤其是在全球化經濟快速發展背景下，近年來港口吞吐量呈現出了急劇增長態勢。將自動化技術運用于港口設備，不僅是推動貿易發展的重要舉措，也能積極促進科技的發展。其中，PLC 就是一項重要內容，對于減少工作人員的工作壓力、提升機械設備運行效率起到積極作用。因其自身所獨有的特性，已經成為港口設備優化的主要手段。

1 PLC 發展歷程

結合對現階段的調查和研究可以發現，港口電氣自動化技術主要有交流變頻化、無線數據通信、數字化調速動系統等類型，不同類型產品的特點不同。在應用過程中需要結合具體工作需求，來選擇合適的類型，使其有效發揮積極作用。在上述自動化技術中，變頻調速技術需以連續裝卸機械和全變頻技術作為基礎，否則便無法有效運用。當前階段該技術因其自身的獨特性，已經在現代化港口交易過程中得到了充分應用和發展。近年來，在國家相關研究的支持之下，PLC 技術效果得到了大幅提升，其數據輸入和輸出與傳統方式有著明顯區別，表現為模擬化和數字化的特點，這在一定程度上提升了機械設備控制的精準度和設備運行效率。另外，數字化方式在一定程度上減少了相關工作人員的工作壓力，提升了港口貿易經濟效益。PLC 技術不僅擁有較為豐富和系統性的功能，還有著較為突出的操作便捷性，其成本投入較低而最終獲得的經濟效益較大，在現代化經濟發展中有重要作用。

2 港口設備電氣自動化技術的應用

2.1 在港口堆取料機的應用

現階段在港口裝卸工作中，堆取料機是應用較為廣泛的一種高效化機械設備。不過由于其仍處在初期研究階段，并未在社會層面得到深度應用，在一部分港口中還仍然采取人工控制或半自動化控制的方式。這種裝卸方式工作效率低、穩定性不強、準確率不高，對相關工作的開展有諸多影響。將堆取料機運用于港口裝卸工作中，不僅可以進一步提升工作效率，還能有效避免傳統工作方式誤差較大的問題。

在社會經濟快速發展背景之下，料場吞吐量也呈現出明顯增長的態勢，當前堆取料機一般用于港口、碼頭、冶金、水泥、鋼鐵廠等散料儲料場的堆取作業。其中，斗輪堆取料機作為其的核心式設備，在此過程中發揮了重要作用。港口裝卸工作效率在很大程度上受到堆取料機生產力的影響，為此未來相關工作人員要對此給予足夠重視度，根據現階段所存在的各種問題進行針對性解決，進一步提升其工作效率。自動化控制技術在堆取料機的應用，既能達到應有的使用目的，也有利于降低勞動成本。

2.2 港口膠帶運輸機的應用

在港口設備運行過程中，港口膠帶運輸機主要是承擔著監控港口系統運行狀況的任務，對于港口工作順利開展有重要作用，當前其正明顯地向PLC 方向發展。在此過程中，如果能夠充分發揮PLC 集中控制系統的積極作用，將其作為運輸機的基礎，就能實現工業電視系統和調度電話系統的有效融合，從而使監督更為全面化和系統化，在網絡化方面也表現出較為明顯的優勢。為有效發揮出膠帶運輸機的作用，還需要充分發揮PLC 的關鍵作用，其對于運輸生產效率的提升有較大影響。這也能在一定程度上降低膠帶運輸機的故障率，確保港口運輸工作穩定運行的狀態。其中還涉及到分布式控制結構，該結構主要用于全口皮帶運輸機的電氣自動化系統。當前該結構已經發揮了積極作用，基本上實現了對現場全面化和集中化的控制。

整個現場控制系統中還包括一些控制站、檢測裝置和現場控制裝置等內容，而集中系統主要包括服務器設備、站點密匙和操作員設備等內容。在運行過程中，主要是TCP/IP 協議的支持之下，整個設備由中央控制器進行集中化控制，借助以太網技術實現現場控制站和數據站之間的交流、信息交互。

2.3 港口門座式起重機的應用

港口開展貿易交流活動時，貨物運輸、裝卸是一項極為重要的內容。同時，這也是港口取得經濟效益的重要環節，對其發展水平也會產生一定影響。在現代化貿易快速發展背景下，港口每日吞吐量呈現出了急劇增長態勢。在傳統貨物運輸和裝卸工作中，主要是依靠人工力量。這雖然能在規定時間之內完成既定工作任務，但因為主觀因素的影響，會涉及到諸多不確定因素，進而影響到工作的開展。另外，在吞吐量增大背景下，工作人員工作壓力加大，經常會出現工作超負荷問題。如果能將自動化技術應用到貨物裝卸和運輸過程中，便可以在一定程度上緩解工作人員工作壓力，提升港口貿易經濟效益。

例如，可以借助電氣自動化技術優勢對港口門座式起重機性能進行優化和升級，不斷提升起重機運行效率和穩定性和安全性，減少不必要的安全事故發生。在對其改造工作中，主要是以CAD（Computer-Aided Design，計算機輔助設計）圖紙作為依據，利用Solidworks 軟件對其運行結構進行3D 建模處理。借助ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，機械系統動力學自動分析）軟件，將前期的模型導入到其中。在完成上述工作內容之后，還要對其的動力學及作用進行分析。利用ADAMS 軟件和Simulink 軟件進行聯合仿真，根據門座式起重機的運行特點建立防搖控制的多種數學模型，并逐一進行分析，最終篩選出適合其的防搖模型。接著，同樣是以提高門座式起重機自動化的運行平穩、操作精確為目標，將改造后的門座式起重機用于港口運輸工作，可以在一定程度上解決傳統工作中的效率較低、時間成本消耗過大等問題，創造更大的經濟效益。

2.4 PLC 技術與變頻技術的融合

在港口貿易過程中還要用到起重機，起重機也已經向電氣化方向發展。將PLC 技術和變頻技術有效融合，可以提升起重機的自動化效率，目前主要是以數字化技術作為基礎條件對變頻操作模塊進行操作和實踐。在具體運行過程中，還需要運用數字矢量技術來提升起重機的運行效率。調節起重機負載時還可以借助變頻技術，在提升軟件設計科學性能的同時更好地控制變頻操作，有效控制矢量。在此過程中，如果發現設備運行參數中出現了不合理的問題，就能對其進行有效調整。其中，應用效果最為明顯的就是PLC 技術在起重機中的應用。在負載過程中借助變頻器可以有效融合PLC 技術和變頻技術彰顯優勢。目前，該技術已經得到廣泛應用，并取得了良好效果。例如，某港口的門式起重機，將F7 變頻交流調速系統和其進行融合，實現了全數字化的矢量控制，而增量式脈沖編碼器能夠為設備穩定性、安全性運轉創造良好條件。在具體運行過程中，如果PLC 中被輸入變頻信號，其可以借助到變頻器作用有效控制速度。在完成上述工作內容之后，還需要將相關信息和數據在運算模塊進行展示，這些檢測到的數據能被有效保存在數據庫，如果后續工作中有任何工作需求就可以對其進行及時、有效讀取，為相關工作的順利開展奠定基礎。

3 結束語

在科學技術不斷發展的背景下，電氣自動化技術和港口貿易發展的充分融合會進一步提升港口貿易水平，這不僅能在一定程度上提升港口設備的運行效率，對于其安全性、穩定性工作開展也能產生積極作用。針對目前港口貿易發展的變化，相關工作人員需要不斷加大研究力度，及時、針對性地解決出現的各種問題，從而更好地推動港口貿易迅速發展，為提高港口經濟發展水平奠定良好的基礎。