港口设备电气自动化技术的应用与探索

郑声伟

摘 要：沿海港口的经济发展状况与我国整体经济水平有着密切的关系，在现阶段进出口贸易逐渐增加的情况下，对港口当中设施设备的运行质量提出了更为严苛的要求。电气自动化技术的发展，为港口的设备性能提供了源源不断的活力，是港口设施设备在技术层面发展的关键因素。在本文当中笔者将充分运用自身的技术水平，结合工作实际情况，对港口设备电气自动化技术的应用进行详细的论述分析。

关键词：港口设备 电气自动化 应用

在港口设施设备的控制终端应用电气自动化技术，对设施设备运行效率的提升有着重要的作用，并且能够在根源上提升港口设施设备的性能，是我国未来港口建设与发展的重要技术举措。通过电气自动化技术的合理运用，能够使港口的吞吐量明显增加，使港口贸易工作更加具有效率，最终实现港口贸易的智能化与自动化发展。目前，应用最为广泛的港口电气自动化控制设备为PLC逻辑控制器。该类型控制器的运行效率较为稳定，操作相对便捷，是港口设备电气自动化技术发展的核心部件。在下文中笔者将以此为基础进行展开论述。

1.港口电气自动化技术的发展状况

从目前的发展现状上来看，我国的港口电气自动化技术虽然在改革开放之后得到了很大程度上的发展，但是与国外的一些发达国家相比还是存在着一定的差距，其中最为明显的差距就是自动化控制能力。国外发达国家在港口电气自动化建设工作中，其核心技术主要有以下几种，分别是：数字型调速驱动系统、交流变频系统、自动化流程控制系统、自动化调度管理系统以及无线数据通信系统等。这些系统当中的核心技术原理为变频调速技术，该技术是以20世纪70年代中期所研发出的全变频技术为基础，通过不断的革新而形成的一种性能卓越的控制技术。在该项技术的推动作用下，可编程逻辑控制器——PLC也得到了快速的发挥发展，在很大程度上提升了电气自动化技术当中变频控制的效率。PLC逻辑控制器以数字化信号为基础，通过模拟的方式使数据在保证完好的前提下，以最快的速度输入和输出。从目前的发展状况上来看，PLC逻辑控制器的研发依然有着非常大的提升空间，通过该控制器的使用，能够从根源上减少港口现场工作人员工作任务量，提升工作效率，使港口当中的贸易量得到实质性的提升。

2.PLC逻辑控制器的具体工作原理

从工作流程上来看，PLC的工作流程主要包括以下几个部分，分别是输入采集、程序执行以及输出优化。输入采集的环节以数据的完整输入为基础，通过PLC设备当中所嵌入的数据扫描模块和读取模块来完成，在采集工作完成之后，将所采集到的数据储存在控制器当中I/O映像区当中。在工作过程中，如果输入状态为初始状态，脉冲信号的宽度就需要适当增大，应当大于控制器的扫描周期，脉冲信号宽度不足会造成数据信息的读取失败。在程序执行的环节当中，PLC的扫描顺序可以视为一个梯形，也就是从上到下的一种扫描顺序，以这种扫描顺序为基础，PLC当中逻辑运算的效率会得到很大程度上的提升。运算结果是PLC进行决策判断的最重要依据，因此数据的扫描在PLC的整体工作流程当中占据着重要的地位。最后的输出刷新流程是按照一定的顺序在输入采集和程序执行的过程中进行，进而在计算机当中对存储数据进行更新处理。

3.基于PLC的电气自动化技术在港口设备当中的具体应用

3.1在客滚升降桥当中的应用

港口当中的装卸设备是港口当中PLC电气自动化技术应用最为广泛的设施设备，由于装卸设备的体积庞大，通过传统的机械手段非常难控制，通过电气自动化技术能够对这些设备进行精准的控制，同时还能够解决港口设施设备控制当中一些顽固性问题。在这里我们以港口当中最常见的一种装卸设备——客滚升降桥为例，对其中PLC电气自动化技术的应用进行详细分析。

从电气自动化控制下客滚升降桥的运行原理來看，总电源需要经过码头当中的电网，之后流经电缆卷筒中心的花环，之后在传递到机房配电柜当中的自动空气断路器当中，最后通过隔离开关将电能传递到各个运行机构当中。整个控制电路由PLC可编程控制设备和变频设备所共同构成。从控制原理上来看，PLC可编程控制器可以向设备传达动作指令，例如上升、下降等。PLC可编程控制器向输出模块当中的中间继电器进行信号输入，进而利用中间继电器对客滚升降桥的上升、下降等动作进行直接的控制。同时，PLC可编程控制器还可以对客滚升降桥进行全方位的保护，例如向客滚升降桥当中传达超限、过流、过压以及联馈等保护性信号，保证装船机在安全的状态下运行。

3.2在胶带运输机当中的应用

在以往的电气自动化控制系统当中，胶带运输机当中的控制系统为分布式的控制结构。从整个控制系统的构成来看，该控制系统由控制站点、现场控制设施和现场检测设施所共同组成。这种方式虽然也能够对胶带机的工作状态进行全面而细致的控制，但是由于各个控制模块之间相对较为分散，一旦其中的某个控制模块出现问题，很有可能会导致整个控制系统的瘫痪。另外由于分散式控制结构当中所涉及的元件较多，在维修工作当中存在着一定的难度。以PLC为基础的胶带运输机控制系统，充分实现了系统的集成化管理，整个控制系统全部在监控中心当中运行，监控中心内部包含监控服务器、监控屏幕以及监控人员，当设备出现异常工作状态时，工作人员能够对胶带运输机的异常工作状态进行快速响应，进而对其进行优化调整。这种PLC控制系统以TCP/IP协议为基础，通过以太网来完成控制指令的传达。以太网是目前传输速率最快的方式，但是受到距离的影响较大，如果控制中心与设备之间的距离过远的话，会给控制信号的传输带来一定的阻碍，因此现场技术人员在实际工作中要对集中控制装置和数据交互与通信之间的距离进行控制。如果受到现场条件的限制，控制中心的传输距离大于1100m时，需要在控制系统当中加入中继器，这样才能够充分提升数据交互工作的时效性，对设施设备进行精准的控制。

3.3在集装箱桥式起重机当中的应用

港口当中的集装箱桥式起重机的设备分布相对来说较为广泛，系统当中的数据交互性较强，因此在PLC控制系统的搭建过程中也要对其进行网络化的处理。使PLC控制器与桥式起重机的系统驱动器之间形成一种信息共享机制，从而提升设备关联控制的效率。

PLC控制器在桥式起重机当中的应用价值主要是故障排除的及时性。当桥式起重机发生故障时，PLC的数据以及驱动器内部会出现相应的故障显示，这样现场的技术人员就能够依照系统所显示的异常数据，对设备当中出现的故障进行及时排除。此外，PLC技术能够对桥式起重机当中的故障信息进行存储，并对这些数据进行充分的整合，进而降低设备故障发生的概率。

4.总结

通过上述分析我们可以看出，港口设备与电气自动化技术的结合是一个系统化的过程，整个控制系统以PLC控制器为核心，最终实现港口设备的自动化运行。因此在实际的工作当中，相关部门及技术人员要充分考量港口当中设施设备的不同特性，从细节方面进行技术优化，进而提升港口的整体运行效率。

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