港口机械电气系统的可靠性设计

张天宇，宋天佑

(上海振华重工(集团)股份有限公司，上海 200125 )



港口机械电气系统的可靠性设计

张天宇，宋天佑

(上海振华重工(集团)股份有限公司，上海 200125 )

当前港口机械电气控制系统的运行仍以继电器为主，这种电气控制系统的结构非常复杂且整体运行效率较低，在实际的使用过程中不仅会消耗大量能源，而且还容易引发各种故障，无法满足港口区域装卸作业的基本需求。基于此，本文利用PLC控制系统来代替传统的继电器，以期提高港口机械电气控制系统的稳定性。

港口机械；电气系统；可靠性设计；PLC控制系统

近几年，我国港口货物运输量不断增加，使得港口的机械化进程也在不断提升。虽然在港口机械设备中引进了很多先进的技术手段，但由于港口机械的电气控制系统相对比较落后，导致生产效率水平难以提升，因此选择引入PLC控制系统，进而满足港口多元化、高水平发展的需要。

1 PLC控制系统在港口机械中的应用分析

1.1 PLC控制系统优势

这一控制系统的工作原理主要是运用可编程的存储器对内部程序进行精准运算和控制，并利用输入和输出控制机械操作来完成整个生产的过程。在控制系统中，PLC控制系统与计算机的运行原理相差无几，而且它的构成部件与计算机也没有太大差别。在PLC控制系统的实际使用中，技术人员需要采入样本，样本形式可以是各种压力、极限开关等信号，采集完信息样本后，技术人员再执行下一步的运转程序，循序渐进完成输出夹断过程。将PLC控制系统运用在港口机械中，极大降低了传统港口机械运行中高能源的消耗，而且还可降低电能的消耗，提升港口机械的工作效率。

1.2 港口机械中PLC控制系统的应用前景

技术人员将PLC控制系统融入到港口机械中，对港口机械的作用非常重要。以港口机械中的起重机电气控制系统为例进行分析，在港口起重机电气系统中引入PLC控制系统可以让起重机的输入点和输出点来作为主要的执行指令，运用这一执行指令来实现港口机械起重机的控制等功能。随着PLC控制系统的不断改进，港口起重机不管是运行效率还是速度都有了极大提升。当前的港口机械设备基本上可以满足港口的实际运转需求，而随着市场需求的增加，使得这一控制系统的种类也呈现出了多元化的特点，因此，在港口机械运行中引入这一系统时需要找寻一个合适的控制系统种类，这样才能够针对系统的实际工作原理进行有限元分析，满足起重机的实际运转需求。除此之外，技术人员还应根据港口机械的抗干扰系统，对PLC控制系统运行时的相关干扰因素进行控制。

2 改造实例分析

本文以某一港口门座式起重机改造为实例进行分析。此起重机主要工作原理是以继电器关联作为控制模式，但在当前的港口生产中，由于生产量不断增加，使得起重机械长期处于一种超负荷的作业状态，导致各种故障频发。基于此，技术人员采用引入PLC控制系统对其进行详细分析和改造。

2.1 起重机改造方案

一般门座式起重机都是采用绕线式电机，本文实例中的门座式起重机也是采用绕线式电机。技术人员首先要将绕线式电机改造为变频电机，同时经过改造之后的PLC系统具备了自我诊断功能，在落实改造方案时，技术人员还要采用交流变频调速和PLC程序进行控制。

2.2 港口机械电气系统设计

港口中门座式起重机的电气系统包含了照明、传动等功能，在实际完善中，引入PLC控制系统不仅可以保证港口机械运行的安全性和可靠性，而且机械中的电磁装置在运行时也不会受到其他因素的影响，极大促进了港口机械的综合发展。

在设计方案时，技术人员还要重视PLC控制系统自身机型的合理选择。在选择系统机型时，技术人员除了要考虑港口机械电气系统自身的购置成本以外，还要考虑到实际的使用性能。这样才能够做到有针对性地根据实际工作环境来选择调速方式，更好满足当前区域的港口机械电气系统运行。

2.3 基于PLC控制系统的起重机控制系统

对起重机控制系统进行改造时，技术人员要将工作重心放在起重机的起升结构、PLC程序控制以及辅助系统的设计上。须对传统门座式起重机的起升结构中存在的问题进行具体分析，比如:传统起重机运行中造成的能源浪费、运行成本高等问题，并在此基础上引入可以控制矢量的变频设备。在PLC程序设计中，技术人员还要将起升制动器根据当前实际运行情况进行适当完善，确保在实际运行时不会出现运行故障。同时，在PLC程序控制上，技术人员还要保证控制器的选型与PLC配置合理的情况下，绘制出PLC运行流程图(如图1所示)，并在此基础上设置抓斗控制，使起重机的运行可以符合设置的实际参数。对相关辅助系统进行改造时，技术人员可以从操作台、安全保护装置等方面入手，保证改造后的起重机复制系统可以更好地发挥其作用，确保港口机械电气系统的安全可靠性。

2.4 起重机改造调试

技术人员对起重机进行改造后，还要检测起重机外观以及电源柜的情况，分析当前电气系统运行的各项参数和运行趋势。此外，还要对改造后的起重机进行全面检测，保证港口机械电气系统能够更加安全可靠，这也是降低起重机故障几率的主要方法。

图1 PLC运行流程图Fig.1 PLC operation flow chart

3 结语

在港口运行中，对机械电气系统的可靠性进行分析，需先对引入的PLC控制系统进行全面了解。PLC控制系统在实际应用过程中取得了较好成效，因此，技术人员须重视港口机械电气系统的改善，以此来进一步提升港口机械的整体作业效率，保证港口机械电气系统运行的可靠性，更好地满足港口的发展需求。

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Reliability design of port mechanical electrical system

ZHANG Tian-yu,SONG Tian-you

(Shanghai Zhenhua Heavy Industry (Group) Co.,Ltd.,Shanghai 200125,China)

The current operation of port mechanical and electrical control system is still mainly relay. The structure of electrical control system is very complicated and whole operation efficiency is low. In actual use,it will not only consume a lot of energy,but also easily lead to various failures,which can not meet the basic needs of port area loading and unloading operations. Based on this,this paper uses PLC control system to replace traditional relays,so as to improve port mechanical and electrical control system stability.

Port machinery; Electrical system; Reliability design; PLC control system

2017-01-07

张天宇(1983-)，男，本科，电气工程师。 宋天佑(1984-)，男，本科，电气工程师。

U653.92

B

1674-8646(2017)06-0158-02