浅析可编程控制器在港口起重设备中的运用

摘 要：起重设备在港口作业中起到关键性作用，是装卸作业实施的核心设备，其运行可靠性与稳定性，决定了整个港口装卸作业效率。为提高其中设备运行综合效率，将可编程控制器应用到其中，基于计算机技术，通过对通信技术、控制技术以及起重专业技术的有效融合，来提高起重设备控制灵活性和可靠性，减少运行故障的发生，达到提高作业效率的目的。文章对可编程控制器在港口起重设备中的应用方法进行简要分析。

关键词：可编程控制器；港口作业；起重设备

想要将可编程控制器有效应用到港口起重设备中，需要确定其特点，基于实际作业对起重设备性能的要求，提前明确应用方向与要点，有目的性的进行研究。通过对可编程控制器应用技术的研究，争取进一步提高起重设备运行可靠性与稳定性，使得设备控制更为灵活，通过准确控制来完成难度更高的作业，促使港口起重设备向自动化与电气化方向发展。

1 可编程控制器特点分析

可编程控制器主要包括电源、运算器、存储器、CPU、通讯单元以及输入和输出模块等几部分组成。因为品牌不同，编程方面存在较大的差异，将其应用到港口起重设备设计优化时，需要设计师从实际需求出发，结合以往自身实践经验，来选择最为合适的品牌。任何品牌的可编程控制器，其编程软件基本均可以在WIN98或WIN2000环境下工作，软件运行均为菜单提示方法，根据菜单提示，来完成各项编程任务，并且可以根据实际情况来进行编辑、修改等，以及在联机状态下对强制程序内部分故障点进行处理[1]。常见的可编程控制器编程软件均可以通过一个主程序来对其他子程序进行调用，通过语句表和梯形图进行编程，还可以对各种进制进行转换和运算。同时，定时器、计数器、高速计数器各种位数的整数运算、浮点运算。还能够及时检测和显示代码与故障名称，提高编程效果。

2 可编程控制器在港口起重设备应用方向

2.1 起升部分控制监测

利用可编程控制器来对起重机起升高度、速度以及重量进行控制，同时还可以对起重机各部位提供加减速、过横梁保护、超速保护、超重保护等安全保障，提高起重机运行安全性。即通过输入旋转编码器数字信号，对起升位置、速度等数据信息进行监测，并通过重量传感器输入4-20MA模拟量信号对重量进行监测，最后利用PLC和变频器通讯来完成司机的所有操作指令，完成各项操作作业[2]。

2.2 小车部位控制监测

与起升部位一样，小车在整个起重设备工作中，需要高频率作业，利用可编程控制器对其进行控制，能够提高其动作的准确性、安全性与快速性，对提高作业精确性具有重要意义。即利用可编程控制器与庞大缜密的程序来应对各种工况，驱动小车前后行驶、计算运行位置、加减速运行、前后横梁保护、前后极限位置保护以及俯仰机构互锁等，满足集装箱快速运输工况作业需求[3]。

2.3 俯仰部分控制监测

通过可编程控制器来对起重机俯仰机构动作进行控制和监测，确定机构运行速度、位置、加减速以及上升/下降位置等信息，通过计算后发出命令完成自动挂钩与脱钩作业，提高作业综合效率。同时还可以通过旋转编码器输入信号，对俯仰机构运行速度、角度等数据进行监测，实现作业超保护。并通过程序来对俯仰机构电磁阀进行控制，提高运行作业的安全性。

2.4 大车部分控制监测

大车结构为起重机在轨道上行驶的机构，主要负责完成集装箱船在不同位置作业要求。应用可编程控制器来对其作业过程进行控制，驱动打车机构行驶电机，由电机来带动大车轮子转动，促使大车机构的有效移动。同时，还可以通过电机上旋转编码器对大车机构电机速度进行监控，以及通过机械间限位与红外线探头来实现大车左右行的极限位置保护，和起重机与船桅杆间的防撞保护。另外，对于港口起重设备来说，大车卷缆线张进度的控制，主要是通过电机上磁制联轴器实现的，并通过限位开关来对电缆张进度进行保护。对于港口起重大车机构来说，一般都是在程序内设定好制动要求，然后对液压系统进行精确控制，保证可以有效实现制动器夹轨操作与电机制动。

3 门座起重机控制系统应用设计

3.1 门座起重机控制系统

门座起重机控制系统主要可分为机械系统与电气系统两部分，想要提高控制效果，需要保证机械与电气两部分具有较高的协调性。其中，机械系统包括起升机构、大车行走机构、旋转机构、门架、变幅机构、配重、轨道等，结构复杂性比较大，且自重大，后期调整难度高，但是运行精度要求严格，需要对各部分进行精确控制[4]。电气系统即对各机构进行控制，保证可以有序安全运行，有机械系统相比，电气系统软件编程具有更高的灵活性，在不改变硬件基础上达到控制目的，可以有效弥补机械系统存在的不足。

3.2 分布式控制系统

3.2.1 硬件系统

基于门座起重机控制系统特点，存在较多数量的控制对象，包括接触器、断路器、变频器、继电器等，为降低控制柜复杂度，可以适当增加控制数量，如PLC配电保护柜、变幅控制柜、起升控制柜、旋转控制柜以及行走控制柜。将CPU主机架设在PLC配电保护柜内，来对系统进行配电保护，其还要在其他各控制柜内均设置一个机架，来用于相应机构的控制。司机在司机室内可以对联动台上的操纵杆和按钮对门座起重机各机构进行有效控制，并且为减少司机室内连接线数量，还需要在内部扩展一个机架，用于各类信号的输出与输入。

3.2.2 网络体系

将开放式网络系统作为依据，共分为控制层、信息层、设备层三部分。利用工业以太网技术，来对计算机各PLC站点数据进行采集，达到数据汇总和远程运行监控效果。中间层主要应用控制器网络，负责现场各PLC间以及PLC与计算机间数据的交换和控制。底层设备主要应用CompoBus/D或CompoNet网络，可以将现场各类设备直接与PLC控制器有效连接，对不同厂商、现场数据进行收集，以及配置和监视。

3.2.3 总线网络

通过现场总线网络，可以实现工业现场传感器、光电开关、测量仪器等智能设备与控制器间的有效连接，还可以对I/O数据进行远程采集，达到集中控制目的。以CompoBus/D总线网络为例，可以实现控制系统内远距离设备的有效连接，且在实际应用中具有成本低、效率高特点，并且hi爱可以支持多种通信方式，应用操作灵活性更强。要求具有远程I/O通信功能和信息服务功能，即在主站可以对所有从站I/O信息进行有效读取，实现对I/O远程监控。

4 结束语

将可编程控制器应用到港口起重设备优化设计中，需要基于起重设备运行原理，确定应用方向和技术要点，以满足实际作业需求为目的，做好设计方案编制，通过计算机技术和通讯技术的有效应用，实现对港口起重设备各机构的有效控制。

参考文献

[1]刘普.基于PLC和变频器的港口门座起重机控制系统研究[D].南京理工大学，2014.

[2]张勇.港口起重机PLC与变频控制技术的应用[D].华南理工大学，2013.

[3]张学伟.PLC与变频技术在港口起重机械中的应用研究[J].山东工业技术，2016，09：298.

[4]詹建超.可编程控制技术在港口自动化电气系统中的应用研究[J].科技创新与应用，2014，17：32.

作者简介：杨振（1986，5-），男，河北唐山人，学历：大专，研究方向：电气维修。