許曉東

摘要：隨著我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，可編程序控制器技術(shù)在港口自動化中的作用越來越大。本文通過PLC集合的自動控制技術(shù)在港口門座起重機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，對起升機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和運(yùn)用原理進(jìn)行解析，討論了門機(jī)四大機(jī)構(gòu)的控制要素，系統(tǒng)研究了可編程序控制系統(tǒng)在港口自動化中的相關(guān)應(yīng)用，為如何提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性研究提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：可編程序控制 港口自動化 門坐起重機(jī) PLC應(yīng)用

中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）06-0004-02

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展的深入，微處理器系統(tǒng)的可編程序控制器在我國港口自動化中發(fā)揮了重大作用。這是一種在綜合計(jì)算機(jī)和通信基礎(chǔ)上的聯(lián)網(wǎng)自動控制技術(shù)，它具備自主知識產(chǎn)權(quán)，被我國的廣大技術(shù)專業(yè)人員應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，它在我國已經(jīng)有三十多年的發(fā)展歷史。港口自動化就是靠這些新型調(diào)速設(shè)備和指控裝置，高效的檢測、及各種生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)便捷的管理模式。

1 研究目的和意義

可編程序控制器（PLC）最早起源于美國60年代末期，在改進(jìn)電器控制性能的情況下，只要提高工藝靈活性就能增強(qiáng)電器的可靠性。實(shí)現(xiàn)微處理器后期的PLC已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)邏輯性開關(guān)量控制，數(shù)字和數(shù)據(jù)運(yùn)算及各種通信聯(lián)網(wǎng)等操作，這些實(shí)效作用讓可編程序控制器在港口得到迅速推廣，實(shí)現(xiàn)港口自動化的數(shù)據(jù)交換；同時(shí)也可以通過連接其他的PLC以監(jiān)控計(jì)算機(jī)，建造工業(yè)流程綜合管理。在集成度和可靠性能較好的系統(tǒng)平臺上，讓操作系統(tǒng)簡單化，也很好的避免了計(jì)算機(jī)脆弱易損的缺陷。而實(shí)現(xiàn)信息化的港口自動化應(yīng)用及發(fā)展，結(jié)合可編程序控制器更好的服務(wù)于社會和大眾，不僅把先進(jìn)技術(shù)綜合到國情中，還能為港口帶來高效益和新發(fā)展，下面就港口門座式起重機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用作為具體研討目標(biāo)。

2 可編程序控制器在港口門座式起重機(jī)系統(tǒng)實(shí)例應(yīng)用

2.1 工作原理

2.1.1 門機(jī)結(jié)構(gòu)

門座式起重機(jī)也叫門機(jī)，現(xiàn)代的海河港口大多依靠這種有軌運(yùn)行的臂架型移動式起重機(jī)進(jìn)行裝卸作業(yè)。它具備良好的工作性能，除去起升機(jī)構(gòu)、變幅和旋轉(zhuǎn)這三個(gè)工作機(jī)構(gòu)，還有一個(gè)行走機(jī)構(gòu)，依靠這四大獨(dú)特優(yōu)越的構(gòu)造，采用轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置，并用滾動元件支持轉(zhuǎn)臺的安裝方式工作。

2.1.2 起升機(jī)構(gòu)原理

機(jī)器房內(nèi)一共有兩套獨(dú)立的卷揚(yáng)裝置，具備分工協(xié)作和共同工作的特性。四索抓斗的閉合繩子由前部卷揚(yáng)連接，支持繩則由后部卷揚(yáng)連接。卷筒的功能其實(shí)是個(gè)儲備繩裝置，卷繞鋼絲繩的工作由卷筒來完成，鋼絲繩是直線運(yùn)動，由電動機(jī)的回轉(zhuǎn)動力傳遞。而驅(qū)動裝置在起升結(jié)構(gòu)內(nèi)，不僅包括變頻調(diào)速電動機(jī)，還包括硬紙減速箱和鋼絲繩卷筒及其他。

原理：手柄呈零位時(shí)，相序正常狀態(tài)，起升正常。繼電器在風(fēng)速18m/s內(nèi)正常工作，超過20m/s報(bào)警后斷電信號，在定額在110%發(fā)出輸點(diǎn)延時(shí)信號。起升允許升降時(shí)，起升都是無故障狀態(tài)。

2.1.3 回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)原理

機(jī)房前部有兩套驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置不僅有立式電機(jī)，還有制動器和行星減速裝置。在行星減速器（型號P2HF042）驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時(shí)能獲得較大傳動力量，它可以滿足低速。同時(shí)低速軸和門架大齒圈齒輪嚙合起到驅(qū)動旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的作用。

原理：回轉(zhuǎn)主令置零位，相序和風(fēng)速儀呈正常狀態(tài)，在回轉(zhuǎn)無故障時(shí)，手剎打開，行走運(yùn)行停止?fàn)顟B(tài)，零位合上并鎖住，主令左旋轉(zhuǎn)檔，讓腳踏處于正常位子后左旋；主令右邊旋轉(zhuǎn)檔時(shí)，回轉(zhuǎn)腳踏也處于正常位子，右旋轉(zhuǎn)。

2.2 可編程序控制器起重機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用

2.2.1 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制要求

（1）港口潮濕多污，所以對軸承密封性能比較高，使用壽命必須達(dá)到和本機(jī)持平。滾動軸承有三大排，支撐著門機(jī)回轉(zhuǎn)工作。

（2）回轉(zhuǎn)大軸聯(lián)接處要進(jìn)行機(jī)加工，不僅要有足夠的過渡圓角，還要用熱處理消除應(yīng)力。做到精加工，軸承表面平直無翹曲。在剛度上做到合適且無透光現(xiàn)象。

（3）做到360度全能回轉(zhuǎn)，依靠變頻電動機(jī)和行星減速箱運(yùn)作回轉(zhuǎn)支撐。

2.2.2 PLC系統(tǒng) IO分配表及ABB變頻器檔位輸入

PLC系統(tǒng)IO分配表（如表1）。

ABB變頻器輸入的檔位輸入（如表2）。

IO分配表工作原理：

（1）當(dāng)風(fēng)速達(dá)到22m/s時(shí)，YF6電接風(fēng)速儀產(chǎn)生信號報(bào)警，報(bào)警信號使工作狀態(tài)下的電機(jī)自動跳閘并停止旋轉(zhuǎn)動作。風(fēng)速儀可選用輪轉(zhuǎn)式探頭。

（2）PCI1002-CHR起重機(jī)超載限制器和壓電式傳感器連接，PLC信號輸入由超載限制器來完成。假設(shè)門機(jī)額定起重量為40T，工作狀態(tài)下的物體重量超過百分之十，超載信號就由限制器發(fā)出PLC輸入信號。這就是超載輸入信號生產(chǎn)原理。

（3）電機(jī)過載監(jiān)測器使用熱敏電，其原理是電阻急數(shù)字隨著溫度會逐步增加，當(dāng)溫度達(dá)到一定上限超額，電子電路可以檢測出來。

2.2.3 PLC控制系統(tǒng)流程

門機(jī)對回轉(zhuǎn)速度的控制是隨變頻器的反饋信號決定的。連接作用在于PLC，在控制手柄后控制變頻器，這就是門機(jī)整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作流程。如圖1：

2.2.4 PLC元件組合

門機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)選變頻調(diào)速三相異步，1-100hz變頻范圍工頻電壓為380V，介于工作變化轉(zhuǎn)速需要，YZP2系列可以滿足1475r/min的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)設(shè)備，PLC可選簡單可靠的安裝，不僅有豐富指令和靈活的系統(tǒng)，還有標(biāo)準(zhǔn)的編程語言和模擬處理。比如需要14輸入和6輸出的，可以選24輸入16輸出的設(shè)備。

門機(jī)裝卸任務(wù)可由PLC控制電路后，進(jìn)行輸入信號和運(yùn)算過程完成旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)動作。

3 實(shí)現(xiàn)港口自動化的可編程序控制系統(tǒng)發(fā)展

3.1 可編程序發(fā)展中的問題

目前我國可變程序控制器的發(fā)展存在三大足：在技術(shù)層面，由于不具備自主知識產(chǎn)權(quán)，所在芯片制造磨具加工等方面有諸多遺憾，也為我國港口發(fā)展帶來束縛；在競爭層面上，目前95%的國內(nèi)市場被國外的PLC程序占據(jù)，而且國外對一些中大型的控制器每年都會推成出新，如果我國繼續(xù)沒有自主的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)，在競爭中就不具備任何優(yōu)勢；在市場秩序方面，國外的控制器一般都以代理銷售為主，這就造成了各部總經(jīng)銷商和分經(jīng)銷商及各個(gè)終端銷售商的激烈競爭，市場的無序除去造成銷售市場的混亂之外，無法獲取高額利潤更是成了大家的雞肋。

3.2 相關(guān)對策

（1）集中資金和技術(shù)，研制自主的可編程序控制器。讓芯片加工迅速發(fā)展，提高效益和利潤。

（2）在可編程序應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，不僅將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于國民領(lǐng)域，更要憑借技術(shù)力量和勞動優(yōu)勢，打入外商投資市場。制造國際應(yīng)用的可編程序控制系統(tǒng)。只有形成只有這樣的增值服務(wù)，才能帶動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（3）生產(chǎn)設(shè)計(jì)自有特色的可編程序控制器，并提煉核心技術(shù)，在國際上形成不可復(fù)制的模塊化軟件。

3.3 港口自動化的可編程序發(fā)展

3.3.1 實(shí)現(xiàn)PLC控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

可編程序有很強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算功能，也有很強(qiáng)數(shù)據(jù)管理功能。在一個(gè)散貨碼頭可以通過集中控制和分布控制這兩個(gè)系統(tǒng)對港口進(jìn)行全盤操控。PLC控制系統(tǒng)時(shí)效高，容錯(cuò)能力強(qiáng)大。而且它的可靠性和安全性能都比較優(yōu)越。一個(gè)控制主機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信和信息數(shù)據(jù)由分布系統(tǒng)連接控制。實(shí)現(xiàn)港口信息通信自動化。工控管理網(wǎng)絡(luò)和港口各部門互聯(lián)，為管理信息提供相關(guān)數(shù)據(jù)，完成PLC在內(nèi)的現(xiàn)場控制。向高效率的可靠性方向發(fā)展。

3.3.2 實(shí)現(xiàn)PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控和在線管理

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場作業(yè)控制設(shè)備起著連接作用，它的結(jié)構(gòu)硬件及軟件，硬件安裝PLC控制系統(tǒng)，提供各種相關(guān)數(shù)據(jù)，并連接上層和管理層的作用。它與管理系統(tǒng)組合。采用監(jiān)控軟件生成應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫組織。能及時(shí)處理報(bào)警現(xiàn)場，并參與和干預(yù)生產(chǎn)過程，在線管理系統(tǒng)則可以為港口操作人員提供安全。

4 結(jié)語

可編程序控制器是新一代的工業(yè)控制裝置系統(tǒng)，在21世紀(jì)的中國有著旺盛的發(fā)展趨勢。它已經(jīng)突破了原來的概念，能把生產(chǎn)和信息管理有效結(jié)合起來，這種微型化的控制器系統(tǒng)已經(jīng)延生到工廠的各個(gè)角落，在現(xiàn)代化的港口自動化建設(shè)中得到重要的應(yīng)用，這也成為檢驗(yàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)是否飛速發(fā)展的腳步。

參考文獻(xiàn)

[1]張志勇，時(shí)美.PROFIBUS總線在港口自動化中的優(yōu)勢[J].港口科技，2011（7）：10-12.

[2]周晉生.港口堆場及碼頭無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].燕山大學(xué)，2012（3）.

[3]張勇.港口起重機(jī)PLC與變頻控制技術(shù)的應(yīng)用[M].華南理工大學(xué)，2013（11）.

目前我國可變程序控制器的發(fā)展存在三大足：在技術(shù)層面，由于不具備自主知識產(chǎn)權(quán)，所在芯片制造磨具加工等方面有諸多遺憾，也為我國港口發(fā)展帶來束縛；在競爭層面上，目前95%的國內(nèi)市場被國外的PLC程序占據(jù)，而且國外對一些中大型的控制器每年都會推成出新，如果我國繼續(xù)沒有自主的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)，在競爭中就不具備任何優(yōu)勢；在市場秩序方面，國外的控制器一般都以代理銷售為主，這就造成了各部總經(jīng)銷商和分經(jīng)銷商及各個(gè)終端銷售商的激烈競爭，市場的無序除去造成銷售市場的混亂之外，無法獲取高額利潤更是成了大家的雞肋。

3.2 相關(guān)對策

（1）集中資金和技術(shù)，研制自主的可編程序控制器。讓芯片加工迅速發(fā)展，提高效益和利潤。

（2）在可編程序應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，不僅將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于國民領(lǐng)域，更要憑借技術(shù)力量和勞動優(yōu)勢，打入外商投資市場。制造國際應(yīng)用的可編程序控制系統(tǒng)。只有形成只有這樣的增值服務(wù)，才能帶動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（3）生產(chǎn)設(shè)計(jì)自有特色的可編程序控制器，并提煉核心技術(shù)，在國際上形成不可復(fù)制的模塊化軟件。

3.3 港口自動化的可編程序發(fā)展

3.3.1 實(shí)現(xiàn)PLC控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

可編程序有很強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算功能，也有很強(qiáng)數(shù)據(jù)管理功能。在一個(gè)散貨碼頭可以通過集中控制和分布控制這兩個(gè)系統(tǒng)對港口進(jìn)行全盤操控。PLC控制系統(tǒng)時(shí)效高，容錯(cuò)能力強(qiáng)大。而且它的可靠性和安全性能都比較優(yōu)越。一個(gè)控制主機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信和信息數(shù)據(jù)由分布系統(tǒng)連接控制。實(shí)現(xiàn)港口信息通信自動化。工控管理網(wǎng)絡(luò)和港口各部門互聯(lián)，為管理信息提供相關(guān)數(shù)據(jù)，完成PLC在內(nèi)的現(xiàn)場控制。向高效率的可靠性方向發(fā)展。

3.3.2 實(shí)現(xiàn)PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控和在線管理

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場作業(yè)控制設(shè)備起著連接作用，它的結(jié)構(gòu)硬件及軟件，硬件安裝PLC控制系統(tǒng)，提供各種相關(guān)數(shù)據(jù)，并連接上層和管理層的作用。它與管理系統(tǒng)組合。采用監(jiān)控軟件生成應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫組織。能及時(shí)處理報(bào)警現(xiàn)場，并參與和干預(yù)生產(chǎn)過程，在線管理系統(tǒng)則可以為港口操作人員提供安全。

4 結(jié)語

可編程序控制器是新一代的工業(yè)控制裝置系統(tǒng)，在21世紀(jì)的中國有著旺盛的發(fā)展趨勢。它已經(jīng)突破了原來的概念，能把生產(chǎn)和信息管理有效結(jié)合起來，這種微型化的控制器系統(tǒng)已經(jīng)延生到工廠的各個(gè)角落，在現(xiàn)代化的港口自動化建設(shè)中得到重要的應(yīng)用，這也成為檢驗(yàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)是否飛速發(fā)展的腳步。

參考文獻(xiàn)

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[2]周晉生.港口堆場及碼頭無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].燕山大學(xué)，2012（3）.

[3]張勇.港口起重機(jī)PLC與變頻控制技術(shù)的應(yīng)用[M].華南理工大學(xué)，2013（11）.

目前我國可變程序控制器的發(fā)展存在三大足：在技術(shù)層面，由于不具備自主知識產(chǎn)權(quán)，所在芯片制造磨具加工等方面有諸多遺憾，也為我國港口發(fā)展帶來束縛；在競爭層面上，目前95%的國內(nèi)市場被國外的PLC程序占據(jù)，而且國外對一些中大型的控制器每年都會推成出新，如果我國繼續(xù)沒有自主的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)，在競爭中就不具備任何優(yōu)勢；在市場秩序方面，國外的控制器一般都以代理銷售為主，這就造成了各部總經(jīng)銷商和分經(jīng)銷商及各個(gè)終端銷售商的激烈競爭，市場的無序除去造成銷售市場的混亂之外，無法獲取高額利潤更是成了大家的雞肋。

3.2 相關(guān)對策

（1）集中資金和技術(shù)，研制自主的可編程序控制器。讓芯片加工迅速發(fā)展，提高效益和利潤。

（2）在可編程序應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，不僅將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于國民領(lǐng)域，更要憑借技術(shù)力量和勞動優(yōu)勢，打入外商投資市場。制造國際應(yīng)用的可編程序控制系統(tǒng)。只有形成只有這樣的增值服務(wù)，才能帶動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（3）生產(chǎn)設(shè)計(jì)自有特色的可編程序控制器，并提煉核心技術(shù)，在國際上形成不可復(fù)制的模塊化軟件。

3.3 港口自動化的可編程序發(fā)展

3.3.1 實(shí)現(xiàn)PLC控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

可編程序有很強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算功能，也有很強(qiáng)數(shù)據(jù)管理功能。在一個(gè)散貨碼頭可以通過集中控制和分布控制這兩個(gè)系統(tǒng)對港口進(jìn)行全盤操控。PLC控制系統(tǒng)時(shí)效高，容錯(cuò)能力強(qiáng)大。而且它的可靠性和安全性能都比較優(yōu)越。一個(gè)控制主機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信和信息數(shù)據(jù)由分布系統(tǒng)連接控制。實(shí)現(xiàn)港口信息通信自動化。工控管理網(wǎng)絡(luò)和港口各部門互聯(lián)，為管理信息提供相關(guān)數(shù)據(jù)，完成PLC在內(nèi)的現(xiàn)場控制。向高效率的可靠性方向發(fā)展。

3.3.2 實(shí)現(xiàn)PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控和在線管理

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場作業(yè)控制設(shè)備起著連接作用，它的結(jié)構(gòu)硬件及軟件，硬件安裝PLC控制系統(tǒng)，提供各種相關(guān)數(shù)據(jù)，并連接上層和管理層的作用。它與管理系統(tǒng)組合。采用監(jiān)控軟件生成應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫組織。能及時(shí)處理報(bào)警現(xiàn)場，并參與和干預(yù)生產(chǎn)過程，在線管理系統(tǒng)則可以為港口操作人員提供安全。

4 結(jié)語

可編程序控制器是新一代的工業(yè)控制裝置系統(tǒng)，在21世紀(jì)的中國有著旺盛的發(fā)展趨勢。它已經(jīng)突破了原來的概念，能把生產(chǎn)和信息管理有效結(jié)合起來，這種微型化的控制器系統(tǒng)已經(jīng)延生到工廠的各個(gè)角落，在現(xiàn)代化的港口自動化建設(shè)中得到重要的應(yīng)用，這也成為檢驗(yàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)是否飛速發(fā)展的腳步。

參考文獻(xiàn)

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[3]張勇.港口起重機(jī)PLC與變頻控制技術(shù)的應(yīng)用[M].華南理工大學(xué)，2013（11）.