程廣恩

（上海振華重工（集團）股份有限公司陸上重工設(shè)計研究院，上海 200125）

1 電氣自動化控制技術(shù)概述

1.1 設(shè)計理念

根據(jù)設(shè)計理念，電氣自動化控制技術(shù)在應用中可以實現(xiàn)總線監(jiān)測、集中監(jiān)測和遠程監(jiān)測的功能，設(shè)計理念具體體現(xiàn)如下：（1）集中監(jiān)測中，電氣自動化控制技術(shù)能夠通過一個處理器完成整個控制，控制過程靈活、簡便，具有較強的可維護性和運行便捷性。（2）在總線監(jiān)測中，控制功能呈現(xiàn)出集中性，有助于高效完成現(xiàn)場監(jiān)控。將該技術(shù)應用于各個領(lǐng)域，以上設(shè)計理念都呈現(xiàn)出了較強的應用價值。因此在實際構(gòu)建該技術(shù)的整體框架時，應結(jié)合具體的應用環(huán)境和需求，不斷完善設(shè)計方案。

1.2 特點

（1）盡管信息量小，但是在準確性和速度方面呈現(xiàn)出較高的優(yōu)勢。（2）反應速度較快，能夠在短時間內(nèi)進行信號傳遞，更能夠?qū)崿F(xiàn)兼容遠程操縱。（3）控制過程上，僅需要較短的時間且效率較高。（4）能夠?qū)崿F(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集和控制。

2 PLC電氣自動化技術(shù)與控制

2.1 PLC在港口門式起重機中的應用

將PLC技術(shù)應用于港口門式起重機當中，即使在頻繁的操作中，也有助于使港口起重機長期處于穩(wěn)定運行狀態(tài)下，避免了操作失靈和靈敏性降低的缺陷。在實際操作的環(huán)節(jié)，要求操作人員在操作主令控制器這一媒介基礎(chǔ)上，有效控制PLC輸入、輸出外接端口與聯(lián)鎖電路、過壓電路以及過流電路等。當直流24V信號出現(xiàn)在PLC輸出端時，說明正常運行狀態(tài)是對應門式起重機的PLC外圍輸出信號狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上能夠促使合理驅(qū)動在小型化繼電器裝置線圈中實現(xiàn)，接觸器線圈在運行中的小型繼電器上會被觸動，設(shè)備內(nèi)部的各個運作機構(gòu)隨之啟動并進入到運行模式。圖1為港口門式起重機結(jié)構(gòu)圖。

圖1 港口門式起重機結(jié)構(gòu)圖

2.2 PLC在港口膠帶運輸機中的應用

電氣自動化系統(tǒng)是傳統(tǒng)港口膠帶運輸機的主要特點，分布式控制結(jié)構(gòu)是其典型結(jié)構(gòu)，在這一系統(tǒng)內(nèi)部，現(xiàn)場控制裝置、現(xiàn)場檢測裝置以及控制站等為現(xiàn)場控制系統(tǒng)的3個主要內(nèi)容，而現(xiàn)場監(jiān)視屏、操作員裝置、監(jiān)控中心以及服務器裝置等多個部分共同構(gòu)成了運輸機電氣自動化的集中控制系統(tǒng)，通常需要在中央控制室中設(shè)置集中控制器，在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，可以促使交互、數(shù)據(jù)通訊工作在控制站與集中控制裝置之間實現(xiàn)，在這一過程中，離不開一個重要的網(wǎng)絡媒介，即以太網(wǎng)。要想實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交互過程，設(shè)備處于具體的運行狀態(tài)中時，如果數(shù)據(jù)通訊同集中控制裝置之間擁有＞1200m的交互距離，此時二者之間的連接不僅需要對以太網(wǎng)進行應用，同時還必須增設(shè)中繼器，以構(gòu)建更加良好的數(shù)據(jù)交互結(jié)果。

2.3 PLC在港口集裝箱橋式起重機中的應用

裝卸橋電氣系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)交互多、設(shè)備分布范圍廣等特點，將PCL應用于該系統(tǒng)中，促使PLC的狀態(tài)數(shù)據(jù)、給定信號以及控制命令等內(nèi)容更加完善，而由系統(tǒng)驅(qū)動器及PLC共同構(gòu)成的信息共享系統(tǒng)則呈現(xiàn)出較強的完善性，有助于設(shè)備關(guān)聯(lián)控制的高效性。在港口集裝箱橋式起重機電氣自動化當中充分利用PLC技術(shù)，能夠更加有效的說明系統(tǒng)故障、驅(qū)動器顳部故障以及PLC數(shù)據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)，工程技術(shù)人員在日常工作中，可以及時對系統(tǒng)中的故障進行發(fā)現(xiàn)和排除，對于提升系統(tǒng)及設(shè)備的運行穩(wěn)定性具有重要意義。重要參數(shù)需要被設(shè)置于驅(qū)動器內(nèi)部，其為技術(shù)輸出奠定了良好基礎(chǔ)，PLC能有效儲存故障的歷史信息以及驅(qū)動器的相關(guān)信息，在對相關(guān)實際參數(shù)進行全面統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，如吊具開閉鎖次數(shù)、制動器累積工作次數(shù)、接觸器動作次數(shù)和各個機構(gòu)運行時間等，有助于系統(tǒng)設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。在充分應用CCMS的背景下，能夠構(gòu)建一個人機友好的交流界面，系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)可以被操作人員第一時間掌握，在直接連接、轉(zhuǎn)接光纜轉(zhuǎn)換器的背景下，PLC及系統(tǒng)遠程站之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度共享，在此基礎(chǔ)上可以形成透明化以及準確性較高的系統(tǒng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，極大提升了控制系統(tǒng)的準確性、靈活性，為操作人員更加高效的展開工作奠定良好的基礎(chǔ)。

3 散貨裝卸自動化技術(shù)與控制

3.1 集裝箱裝卸自動化技術(shù)

世界首座自動化運行集裝箱碼頭為荷蘭鹿特丹港ECT碼頭，于1993年正式建成并投產(chǎn)。此后的幾年中，香港、新加坡、德國以及日本等都展開了集裝箱自動化運行建設(shè)。針對德國以及荷蘭自動化碼頭來講，其構(gòu)建過程中將各種組合應用技術(shù)應用在了堆場，如自動化導向車、軌道式龍門吊等；堆區(qū)另一端的外集卡裝卸控制應用了遙控吊具、遠程人工操作等技術(shù)和設(shè)施。新加坡碼頭在構(gòu)建中，將高架式自動化場橋應用在了自動化堆場，其優(yōu)勢在于擁有較小的自重，可以實現(xiàn)精確定位等，因此針對水中樁來講具有更高的應用價值，但是其缺陷在于僅適用于內(nèi)集卡作業(yè)。香港的HIT碼頭以及日本東京碼頭在構(gòu)建的過程中所采用的自動化技術(shù)主要為軌道式龍門吊等半自動化技術(shù)，因此運行過程中僅能采用大車自動化作業(yè)方式，在內(nèi)、外集卡自動化裝卸中需要利用人工操作。我國高橋2期碼頭于2006年建成，作為我國的首個集裝箱自動化堆場，其運行過程中不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位和科學的激光測量，同時還能充分的應用圖像等先進技術(shù)，這一碼頭成為世界首座內(nèi)、外集卡全自動化對箱、落箱的港口。

3.2 散貨裝備自動掃描與控制技術(shù)

在散貨裝卸作業(yè)中，針對料堆的堆型分布、最大和最小高度進行實時監(jiān)測至關(guān)重要，在此基礎(chǔ)上還應嚴格遵守有關(guān)規(guī)則展開計算，只有這樣才能夠更加科學合理的確定后續(xù)操作的作業(yè)參數(shù)。以往上述數(shù)據(jù)都是通過估測和肉眼觀察的方式來獲取，部分數(shù)據(jù)在獲取的過程中采用了攝像機等工具。在此基礎(chǔ)上形成的數(shù)據(jù)嚴重缺乏精確性，很容易受人為情緒、時間、氣候等客觀因素的影響，人為失誤會導致數(shù)據(jù)形成較大的誤差，故此在實際操作的過程中容易引發(fā)各種嚴重的事故，如船體受損、堆場地面損壞、沉船以及翻船等。所以，在港口散貨裝卸作業(yè)中合理應用料堆輪廓自動檢測技術(shù)至關(guān)重要，而在這一過程中，有助于設(shè)備自動化的實現(xiàn)，包括斗輪堆料機、卸船機和裝船機等。根據(jù)激光測距原理，將目標定位系統(tǒng)安裝于抓斗卸船機和斗輪堆取料機中，可以將其檢測器件的功能充分發(fā)揮出來；將激光掃描儀安裝于裝船機中，能夠更加高效的實現(xiàn)目標檢測作業(yè)。

（1）抓斗卸船自動化掃描與控制。2個偏轉(zhuǎn)鏡存在于TPS內(nèi)部，激光由激光器發(fā)射出來，在兩級偏轉(zhuǎn)鏡反射的基礎(chǔ)上，會在物體表面映射出來，在此基礎(chǔ)上對激光進行反射，最后會被激光接收器所接收。在精密檢測的過程中，需要對于反射光與出射光之間形成的時間差進行充分的計算，并精確掌握激光器與物體之間的距離。在對第2級偏轉(zhuǎn)鏡進行充分應用的過程中，可以在利用目標物體的基礎(chǔ)上促使激光產(chǎn)生2維連續(xù)性掃描，同時科學測量目標表面各點之間的距離，物體三維位置數(shù)據(jù)在各點反射激光的距離和角度基礎(chǔ)上可以更加精確。結(jié)合該點位置的數(shù)據(jù)，通過合理計算，能夠全面提取目標物體表面的位置以及形狀特點，此時可以將物體的表面形狀進行還原。在對激光測距進行充分應用的過程中，自動化檢測與識別可以針對船艙位置、船體等多個目標實施，其中可以高度識別艙底與艙口，充分檢測船艙內(nèi)物料的分布情況和物料類型等。

（2）斗輪堆取自動化掃描控制。該技術(shù)同卸船機相同，在實際使用的過程中，掃描都需要借助TPS。實際展開掃描操作時，堆取料機運行中心可以接收到來自TPS的數(shù)據(jù)，將TPS安裝位置信息與堆取料機PLC相關(guān)位置信息進行結(jié)合，在對立體化表面還原算法進行應用的過程中，可以有效獲取料堆位置和立體形狀等信息。針對本地工作中心來講，其運行中可以有效的處理各種數(shù)據(jù)，同時需要在中央控制室服務器中對其進行傳遞和保存，在這一過程中，還需要將數(shù)據(jù)庫信息與控制室內(nèi)部的遠程終端進行結(jié)合，充分展示立體化料堆圖形。

4 結(jié)語

綜上所述，近年來，我國在積極進行現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)的過程中，港口機械電氣自動化的技術(shù)水平明顯提升，在這種情況下，現(xiàn)代港口呈現(xiàn)出大型化、自動化和智能化的特點，為我國的進出口貿(mào)易提供了機電的便利。本文針對我國廣泛應用的PLC電氣自動化技術(shù)及散貨裝卸自動化技術(shù)與控制展開了探討，希望為我國港口的未來建設(shè)奠定一定的理論基礎(chǔ)。