PLC控制系统在港口机械的应用研究陈炜

PLC控制系统在港口机械的应用研究陈炜
发布时间：2023-07-28T08:31:12.778Z 来源：《中国电业与能源》2023年9期作者：陈炜
[导读] PLC控制系统拥有较高的控制可靠性和稳定性，并被全面应用于各个工业生产领域当中，此次主要以港口机械为背景，探究PLC控制系统具体应用。

文章先分析了PLC控制系统在港口机械相关生产设备中的应用前景，随后介绍了PLC控制系统在港口机械中的具体应用，包括港口起重设备和传输设备的有效应用，希望能给相关人士提供有效参考。

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摘要：PLC控制系统拥有较高的控制可靠性和稳定性，并被全面应用于各个工业生产领域当中，此次主要以港口机械为背景，探究PLC 控制系统具体应用。

文章先分析了PLC控制系统在港口机械相关生产设备中的应用前景，随后介绍了PLC控制系统在港口机械中的具体应用，包括港口起重设备和传输设备的有效应用，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：PLC控制系统；港口机械；实际应用
引言：随着时代发展，我国港口贸易规模相继扩大，港口吞吐量也持续提升，为此港口运输生产方面对于机械设备提出更高性能要求，传统模式下的港口机械设备主要是不同装置设备的关联控制为主，整个系统结构较为复杂，运行效率低下，通过合理应用PLC控制系统能够进一步优化改造港口机械设备控制系统，提升港口机械生产效率，保障设备安全运行。

一、PLC控制系统在港口机械的应用前景分析
初期将PLC控制系统引入港口生产体系当中，主要是希望利用PLC控制系统对港口各种起重机系统进行有效控制，把起重机相关输入、输出点当成机械设备生产动作的操作执行命令，进而对整个起重机的正反转操作以及运行速度进行有效控制。

此外，PLC控制系统能够结合变频器快速有效接收处理控制系统各种控制信号，提升起重机设备运行效率。

结合基础控制功能分析，PLC控制系统搭配变频器相关信号控制处理功能，能够对港口起重机整体升降速度进行自由控制，满足港口具体工作要求，特别是其对于运载车限位以及起重机升降范围会产生较大影响。

结合当前实际发展状况分析，港口机械所处整个生产体系并非单纯利用PLC控制系统控制起重机设备，随着PLC控制系统持续创新发展，系统种类越加多样化，适用设备类型也相继增加，基于系统运行原理、控制器性能以及设备特性，相关创新生产设备相继增加，例如港口货物运输传送控制系统，内部进一步增设抗干扰系统，能够对PLC控制系统进行有效利用支持港口生产活动，使港口整个工作流程更为顺畅合理。

PLC控制系统从本质来看属于无触点继电器，不同于传统控制方法，主要利用智能计算机进行操控，拥有较高自动化、智能化特征，能够进一步提升设备运行效率。

由此能够看出，PLC控制系统于港口机械中应用范围持续扩大，具有广阔发展前景。

二、PLC控制系统在港口机械相关起重设备中的应用分析
（一）起重设备分析
结合上文分析，PLC控制系统初步渗透到港口机械领域当中，比如货物起重设备以及传送装置等都相继应用PLC控制系统，并起到良好效果。

港口机械中的起重设备在整个港口生产系统中发挥着重要作用，主要是负责搬运转移各种港口货物，比如当前港口机械生产领域较为常用的座式起重机，是港口相对常见起重机设备，其基于接触器与继电器两者彼此关联作用共同构成综合控制体系，除此之外，系统中还应用了基于串联形式进行互相衔接的电阻电机调速措施，假如港口面临较大规模的生产工作量，以及其中设备进入某种超负荷运行状态下，便会频繁出现各类运行故障，而基于PLC控制系统实施优化改造，能够预防类似故障继续发生。

（二）门座式起重机应用
通常门座式起重机普遍利用绕线式电机进行启动，而在应用PLC控制系统后，需要对原有绕线式电机进行重新改装，转化成变频电机，通过PLC控制程序代替原本的电气控制系统，进而在起重设备因为故障问题而停止运行条件下能够进一步启动自检功能，快速实施设备故障定位检查，尽快修复。

简而言之，即在起重机设备内全面集成PLC控制程序以及交流变频调速功能，在两者互相作用影响下扩大起重机整体作业效率。

针对起重设备对应电气系统实施综合设计中，需要联系门座式起重机特征，将远程调控、运行供电、传动系统、照明等功能模块融入其中，基于PLC控制系统实施统筹引导下，提升整个起重设备运行稳定性，优化设备运行效果，机械设备中相关电磁制动系统处于起重设备运行中不会产生其他不良影响。

设计方案中对于PLC控制系统各类机型确定问题，需要联系设备维护、采购成本因素进行考虑，合理选择，保障设备功能、基础模块完善性。

此外，确保基于PLC控制系统能够优化变频调速技术，为港口起重工作业提供有效技术支持，选择
联系港口实际生产需求，需要做好起重装置的电气改造，具体改造工作包括起重设备的变幅结构以及起升结构两部分，在必要条件下，还需要针对PLC控制程序和相关辅助系统实施综合改造。

比如门座式起重机整体起升结构存在某种技术缺陷，因其是一种高能耗结构部件，实际操作运行中也会形成大量成本消耗，再加上实际生产频率较高，增加了设备运行故障几率，无法顺利解决。

为此实际优化改造中，需要将矢量控制变频器安装到起重设备当中，搭配PLC控制程序设计，优化改良起重设备对应升降机结构，确保具体生产作业中不会产生各种溜钩问题发生，减少设备故障。

除此之外，针对变幅结构实施全面优化改造中，应该综合考虑变幅机构具体控制应用，基于参数设置对整个结构进行优化设计，形成有效功能保护措施，提升变幅机构控制水平，对起重设备内不同结构参数进行精准设计，并对控制器选型进行合理验证，科学绘制PLC系统流程图。

例如针对抓斗局部控制系统进行设计中，需要联系抓斗运行工况，考虑起重设备实际运行状态合理设计各项运行参数，搭配PLC控制系统实施开闭斗自动化操控，全面改造辅助系统。

结束改造后，能够进一步提升安全保护、操作台等辅助系统的操作性能。

除此之外，基于PLC控制技术，需要注重起重设备改造调节，针对起重机电气绝缘、外观形态和电源柜等结构部件实施综合分析，确保系统改造后提升起重机设备高效性和稳定性，降低起重设备运行故障几率，激发出PLC控制系统自身功能。

（三）桥式起重机中应用利用PLC控制系统能够提升桥式起重机系统数据传输全面性和稳定性，提升系统信息传输准确性和传输效率。

利用PLC控制技术，可以针对装修桥系统内各种设备运行状态进行全面检测和灵活控制。

借助PLC控制技术对机械设备具体运行时间以及操作次数进行准确记录，据此对应管理人员可以准确判断设备磨损状况，并对其中各个零件进行及时更新替换，保障设备运行状态，支持系统设备平稳运行，在系统设备产生故障后，对应检修技术人员可以结合PLC控制系统反馈信息实施全面排查，提升设备维修效率，并在结束检修维护任务后，将维修状况记录到PLC控制系统当中，方便后期再次出现类似故障问题情况下，帮助检修技术人员准确、全面掌握设备实际运行状况。

基于CCMS背景下，打造人机友好互动界面，便于控制人员快速掌握系统状态，促进系统数据实现全面共享，帮助操作人员准确把握系统运行信息，借助综合数据信息分析实施灵活处理，合理操作，提高港口工作效率。

图 1 皮带机监控图三、PLC控制系统在港口机械相关传送设备中的应用分析（一）传送设备分析港口实际生产发展中，逐渐从最初的人工模式转为设备作业方式，在PLC控制技术影响下实现纵深发展，打造高精度控制体系，并广泛应用于港口作业当中。

PLC控制系统的有效应用，能够提升货物传输交流，符合新时期港口传输的自动化和智能化发展要求。

从机械传送系统角度分析，相关PLC控制系统包含各种工业软件以及不同类型单元，配置有模拟I/O模块、特殊功能模块、扩展单元I/O模块以及通信模块等。

软件方面利用内含PLC控制功能的配套开发程序软件。

斗轮取料系统包括斗轮机构、俯仰系统、旋转机构以及行走机构等部分构成，能够支持取料机臂架实现回转、行走、俯仰以及旋转斗轮等操作。

借助监控系统能够对相关动作过程进行全面监控，比如某个回转结构监控画面如下图所示：在斗轮驱动系统内部油温处于60度条件下，PT100温度传感器能够检测到油温异常问题，随后将相关数据传输至监控系统，在取料机朝上传输中，俯仰监控画面如下图。

图 2 回转机构监控
港口传送设备中应用PLC控制系统，能够进一步提升货物传输效率，保障现场运输流程有序实施。

传统模式下的港口传送系统主要利用传送带负载压力对传送量进行控制，负责对集装箱和煤炭等货物进行传输。

一般港口传送带主要以4条皮带运输设计为主，搭配四个电动机同步运行。

启动控制中，率先开启其中一个皮带机，但容易随之产生短期延迟问题。

随后继续对第二台电动机进行启动，经过短期延迟后继续对第三台电动机进行启动。

假如皮带产生某些故障问题，则皮带机前端便会出现停运现象，无法对货物进行持续装卸。

针对这一功能，需要基于PLC控制系统实施技术优化改造。

结合港口取料系统实际要求，工程设计皮带流程如下，
图 5 皮带控制程序设计皮带传送机主要包括两种控制模式，分别是独立模式以及连锁模式，基于连锁模式下，皮带根据2、1、0顺序进行启动，中间形成3秒间隔，为便于维修，设计独立模式，能够使三个皮带单独启动。

在设备产生跑偏、破损以及打滑等故障后，皮带能够停运。

处于连锁模式中，针对三个皮带进行分级启动，具体时间间隔是3秒[1]。

应用PLC控制系统进行传送设备改造中，率先将其单动循环模式变成往返循环模式，增加连锁控制功能。

正常触发单动循环后，无法有效启动循环功能。

此外，假如处于循环功能被动触发条件下，在对应单动功能应该借助PLC控制系统进行优化调控。

单动控制系统应该以手动开启模式为主，从而促进整个PLC控制系统实现人性化控制。

假如其中任一皮带产生运行故障，应该立刻停止相邻皮带运行，随后对第三条皮带进行启动。

在彻底解除各种故障问题后，重新复位故障皮带，并启动和故障皮带临近皮带运行操作，随后对剩余两个皮带进行延时启动，顺利恢复正常传输状态，具体如下图所示：
图 6 PLC控制下港口传输设备控制面板基于控制面板继续实施港口传送设备的PLC控制软件设计，并对原有传统设备中步序控制故障进行有效处理，促进货物实现渐进传送。

具体而言，即实施步序控制中需要做好并行序列控制、选择序列控制以及单序列控制等传送设备控制工作，搭配PLC控制编程技术，针对传送带内正反转复位问题进行有效处理，并利用PLC控制针对港口传送设备实施综合调试，主要负责对软件设计、硬件电路等功能模块进行调试。

其中可以选择在线测试方式，如果发现传送内容不符合标准要求，便需要即刻检修调整，使整个传送设备维持可控状态[2]。

四、散货装卸自动化控制技术
（一）自动装卸自动装卸技术应用进一步提升港口集装箱的装卸效率，部分港口采用轨道龙门吊以及自动化导向车等方式实施装卸，利用遥控吊具以及人工操控设施控制外集卡装卸过程。

此外，部分自动化堆场中进一步应用自动化高架场桥技术，但适合内集卡装卸，应用范围有限，能够进行精准定位。

大部分港口则是轨道龙门吊相关半自动控制技术，使装箱环节只能利用大车自动化运转，此外，内外集卡装卸需要人工处理。

部分港口中利用先进信息技术、数字技术创建自动化控制系统，能够针对货物实施精准定位监测，能够促进内外集卡自动化操作[3]。

散货装卸中，需要针对材料堆的分布、高度进行准确检测，会影响港口装卸质量和效率。

抓斗装卸船自动化控制扫描，自动化技术应用于抓斗装卸船当中，能够对搬运物件规模、大小以及间隔距离进行自动扫描判断，同时于系统内部还原物件表面形状。

除此之外，自动化控制系统能够对船舱口以及底部进行准确识别，并对船舱内物料类型和分布状况进行准确检测，借助系统屏幕对相关物件参数进行自动扫描、传输，方便控制人员快速、准确掌握相关搬运数据，基于此指导后续工作任务安排。

斗轮堆取自动化控制方面，实施自动化扫描控制中，应该利用TPS实施检测扫描，同时TPS能够上传安装部位信息，该信息传送到系统控制中心后，按照相应算法实施综合计算，得到材料分布准确位置以及形状数据，为在港口实际工作中对相关数据信息进行有效控制，需要向中央控制系统传输各种数据信息，从借助各种数据整合处理分析获得更为立体的港口货物装箱信息，提升现场控制操作精度，减少控制误差[4]。

结语：综上所述，结合目前发展实际分析，将PLC控制系统应用于港口生产体系当中，能够利用PLC控制系统自身控制功能以及逻辑编程能力优化设备改造，促进港口传送设备和起重设备不断创新，为进一步提升港口综合生产效益提供基础技术支撑，促进港口生产朝着现代化方向转型发展。

参考文献：
[1]张道斌.浅析港口机械电气自动化技术与控制[J].新型工业化，2022，12（10）：107-110.
[2]顾明观.港口机械控制系统安全性能评估与应用[J].港口装卸，2022（02）：43-46.
[3]姜艳梅.探究PLC与变频技术在港口起重机械中的应用[J].中国设备工程，2022（05）：209-210.
[4]邓浩.港口机械电气自动化技术与控制研究[J].湖北农机化，2020（04）：184-185.。