摘 要：起重設(shè)備在港口作業(yè)中起到關(guān)鍵性作用，是裝卸作業(yè)實施的核心設(shè)備，其運行可靠性與穩(wěn)定性，決定了整個港口裝卸作業(yè)效率。為提高其中設(shè)備運行綜合效率，將可編程控制器應(yīng)用到其中，基于計算機技術(shù)，通過對通信技術(shù)、控制技術(shù)以及起重專業(yè)技術(shù)的有效融合，來提高起重設(shè)備控制靈活性和可靠性，減少運行故障的發(fā)生，達到提高作業(yè)效率的目的。文章對可編程控制器在港口起重設(shè)備中的應(yīng)用方法進行簡要分析。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；港口作業(yè)；起重設(shè)備

想要將可編程控制器有效應(yīng)用到港口起重設(shè)備中，需要確定其特點，基于實際作業(yè)對起重設(shè)備性能的要求，提前明確應(yīng)用方向與要點，有目的性的進行研究。通過對可編程控制器應(yīng)用技術(shù)的研究，爭取進一步提高起重設(shè)備運行可靠性與穩(wěn)定性，使得設(shè)備控制更為靈活，通過準確控制來完成難度更高的作業(yè)，促使港口起重設(shè)備向自動化與電氣化方向發(fā)展。

1 可編程控制器特點分析

可編程控制器主要包括電源、運算器、存儲器、CPU、通訊單元以及輸入和輸出模塊等幾部分組成。因為品牌不同，編程方面存在較大的差異，將其應(yīng)用到港口起重設(shè)備設(shè)計優(yōu)化時，需要設(shè)計師從實際需求出發(fā)，結(jié)合以往自身實踐經(jīng)驗，來選擇最為合適的品牌。任何品牌的可編程控制器，其編程軟件基本均可以在WIN98或WIN2000環(huán)境下工作，軟件運行均為菜單提示方法，根據(jù)菜單提示，來完成各項編程任務(wù)，并且可以根據(jù)實際情況來進行編輯、修改等，以及在聯(lián)機狀態(tài)下對強制程序內(nèi)部分故障點進行處理[1]。常見的可編程控制器編程軟件均可以通過一個主程序來對其他子程序進行調(diào)用，通過語句表和梯形圖進行編程，還可以對各種進制進行轉(zhuǎn)換和運算。同時，定時器、計數(shù)器、高速計數(shù)器各種位數(shù)的整數(shù)運算、浮點運算。還能夠及時檢測和顯示代碼與故障名稱，提高編程效果。

2 可編程控制器在港口起重設(shè)備應(yīng)用方向

2.1 起升部分控制監(jiān)測

利用可編程控制器來對起重機起升高度、速度以及重量進行控制，同時還可以對起重機各部位提供加減速、過橫梁保護、超速保護、超重保護等安全保障，提高起重機運行安全性。即通過輸入旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)字信號，對起升位置、速度等數(shù)據(jù)信息進行監(jiān)測，并通過重量傳感器輸入4-20MA模擬量信號對重量進行監(jiān)測，最后利用PLC和變頻器通訊來完成司機的所有操作指令，完成各項操作作業(yè)[2]。

2.2 小車部位控制監(jiān)測

與起升部位一樣，小車在整個起重設(shè)備工作中，需要高頻率作業(yè)，利用可編程控制器對其進行控制，能夠提高其動作的準確性、安全性與快速性，對提高作業(yè)精確性具有重要意義。即利用可編程控制器與龐大縝密的程序來應(yīng)對各種工況，驅(qū)動小車前后行駛、計算運行位置、加減速運行、前后橫梁保護、前后極限位置保護以及俯仰機構(gòu)互鎖等，滿足集裝箱快速運輸工況作業(yè)需求[3]。

2.3 俯仰部分控制監(jiān)測

通過可編程控制器來對起重機俯仰機構(gòu)動作進行控制和監(jiān)測，確定機構(gòu)運行速度、位置、加減速以及上升/下降位置等信息，通過計算后發(fā)出命令完成自動掛鉤與脫鉤作業(yè)，提高作業(yè)綜合效率。同時還可以通過旋轉(zhuǎn)編碼器輸入信號，對俯仰機構(gòu)運行速度、角度等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，實現(xiàn)作業(yè)超保護。并通過程序來對俯仰機構(gòu)電磁閥進行控制，提高運行作業(yè)的安全性。

2.4 大車部分控制監(jiān)測

大車結(jié)構(gòu)為起重機在軌道上行駛的機構(gòu)，主要負責完成集裝箱船在不同位置作業(yè)要求。應(yīng)用可編程控制器來對其作業(yè)過程進行控制，驅(qū)動打車機構(gòu)行駛電機，由電機來帶動大車輪子轉(zhuǎn)動，促使大車機構(gòu)的有效移動。同時，還可以通過電機上旋轉(zhuǎn)編碼器對大車機構(gòu)電機速度進行監(jiān)控，以及通過機械間限位與紅外線探頭來實現(xiàn)大車左右行的極限位置保護，和起重機與船桅桿間的防撞保護。另外，對于港口起重設(shè)備來說，大車卷纜線張進度的控制，主要是通過電機上磁制聯(lián)軸器實現(xiàn)的，并通過限位開關(guān)來對電纜張進度進行保護。對于港口起重大車機構(gòu)來說，一般都是在程序內(nèi)設(shè)定好制動要求，然后對液壓系統(tǒng)進行精確控制，保證可以有效實現(xiàn)制動器夾軌操作與電機制動。

3 門座起重機控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計

3.1 門座起重機控制系統(tǒng)

門座起重機控制系統(tǒng)主要可分為機械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)兩部分，想要提高控制效果，需要保證機械與電氣兩部分具有較高的協(xié)調(diào)性。其中，機械系統(tǒng)包括起升機構(gòu)、大車行走機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、門架、變幅機構(gòu)、配重、軌道等，結(jié)構(gòu)復雜性比較大，且自重大，后期調(diào)整難度高，但是運行精度要求嚴格，需要對各部分進行精確控制[4]。電氣系統(tǒng)即對各機構(gòu)進行控制，保證可以有序安全運行，有機械系統(tǒng)相比，電氣系統(tǒng)軟件編程具有更高的靈活性，在不改變硬件基礎(chǔ)上達到控制目的，可以有效彌補機械系統(tǒng)存在的不足。

3.2 分布式控制系統(tǒng)

3.2.1 硬件系統(tǒng)

基于門座起重機控制系統(tǒng)特點，存在較多數(shù)量的控制對象，包括接觸器、斷路器、變頻器、繼電器等，為降低控制柜復雜度，可以適當增加控制數(shù)量，如PLC配電保護柜、變幅控制柜、起升控制柜、旋轉(zhuǎn)控制柜以及行走控制柜。將CPU主機架設(shè)在PLC配電保護柜內(nèi)，來對系統(tǒng)進行配電保護，其還要在其他各控制柜內(nèi)均設(shè)置一個機架，來用于相應(yīng)機構(gòu)的控制。司機在司機室內(nèi)可以對聯(lián)動臺上的操縱桿和按鈕對門座起重機各機構(gòu)進行有效控制，并且為減少司機室內(nèi)連接線數(shù)量，還需要在內(nèi)部擴展一個機架，用于各類信號的輸出與輸入。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)體系

將開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為依據(jù)，共分為控制層、信息層、設(shè)備層三部分。利用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，來對計算機各PLC站點數(shù)據(jù)進行采集，達到數(shù)據(jù)匯總和遠程運行監(jiān)控效果。中間層主要應(yīng)用控制器網(wǎng)絡(luò)，負責現(xiàn)場各PLC間以及PLC與計算機間數(shù)據(jù)的交換和控制。底層設(shè)備主要應(yīng)用CompoBus/D或CompoNet網(wǎng)絡(luò)，可以將現(xiàn)場各類設(shè)備直接與PLC控制器有效連接，對不同廠商、現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行收集，以及配置和監(jiān)視。

3.2.3 總線網(wǎng)絡(luò)

通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場傳感器、光電開關(guān)、測量儀器等智能設(shè)備與控制器間的有效連接，還可以對I/O數(shù)據(jù)進行遠程采集，達到集中控制目的。以CompoBus/D總線網(wǎng)絡(luò)為例，可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)內(nèi)遠距離設(shè)備的有效連接，且在實際應(yīng)用中具有成本低、效率高特點，并且hi愛可以支持多種通信方式，應(yīng)用操作靈活性更強。要求具有遠程I/O通信功能和信息服務(wù)功能，即在主站可以對所有從站I/O信息進行有效讀取，實現(xiàn)對I/O遠程監(jiān)控。

4 結(jié)束語

將可編程控制器應(yīng)用到港口起重設(shè)備優(yōu)化設(shè)計中，需要基于起重設(shè)備運行原理，確定應(yīng)用方向和技術(shù)要點，以滿足實際作業(yè)需求為目的，做好設(shè)計方案編制，通過計算機技術(shù)和通訊技術(shù)的有效應(yīng)用，實現(xiàn)對港口起重設(shè)備各機構(gòu)的有效控制。

參考文獻

[1]劉普.基于PLC和變頻器的港口門座起重機控制系統(tǒng)研究[D].南京理工大學，2014.

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

[3]張學偉.PLC與變頻技術(shù)在港口起重機械中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，09：298.

[4]詹建超.可編程控制技術(shù)在港口自動化電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，17：32.

作者簡介：楊振（1986，5-），男，河北唐山人，學歷：大專，研究方向：電氣維修。