許曉東

摘要：隨著我國工業(yè)生產規(guī)模的擴大，可編程序控制器技術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在港口門座起重機的相關數(shù)據(jù)，對起升機構旋轉結構的構造和運用原理進行解析，討論了門機四大機構的控制要素，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應用，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)。

關鍵詞：可編程序控制 港口自動化 門坐起重機 PLC應用

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

隨著全球經濟一體化發(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。這是一種在綜合計算機和通信基礎上的聯(lián)網(wǎng)自動控制技術，它具備自主知識產權，被我國的廣大技術專業(yè)人員應用于各個工業(yè)生產領域，它在我國已經有三十多年的發(fā)展歷史。港口自動化就是靠這些新型調速設備和指控裝置，高效的檢測、及各種生產信息實現(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，在改進電器控制性能的情況下，只要提高工藝靈活性就能增強電器的可靠性。實現(xiàn)微處理器后期的PLC已經能實現(xiàn)邏輯性開關量控制，數(shù)字和數(shù)據(jù)運算及各種通信聯(lián)網(wǎng)等操作，這些實效作用讓可編程序控制器在港口得到迅速推廣，實現(xiàn)港口自動化的數(shù)據(jù)交換；同時也可以通過連接其他的PLC以監(jiān)控計算機，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，也很好的避免了計算機脆弱易損的缺陷。而實現(xiàn)信息化的港口自動化應用及發(fā)展，結合可編程序控制器更好的服務于社會和大眾，不僅把先進技術綜合到國情中，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控制系統(tǒng)應用作為具體研討目標。

2 可編程序控制器在港口門座式起重機系統(tǒng)實例應用

2.1 工作原理

2.1.1 門機結構

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

2.1.2 起升機構原理

機器房內一共有兩套獨立的卷揚裝置，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連接，支持繩則由后部卷揚連接。卷筒的功能其實是個儲備繩裝置，卷繞鋼絲繩的工作由卷筒來完成，鋼絲繩是直線運動，由電動機的回轉動力傳遞。而驅動裝置在起升結構內，不僅包括變頻調速電動機，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，相序正常狀態(tài)，起升正常。繼電器在風速18m/s內正常工作，超過20m/s報警后斷電信號，在定額在110%發(fā)出輸點延時信號。起升允許升降時，起升都是無故障狀態(tài)。

2.1.3 回轉結構原理

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

原理：回轉主令置零位，相序和風速儀呈正常狀態(tài)，在回轉無故障時，手剎打開，行走運行停止狀態(tài)，零位合上并鎖住，主令左旋轉檔，讓腳踏處于正常位子后左旋；主令右邊旋轉檔時，回轉腳踏也處于正常位子，右旋轉。

2.2 可編程序控制器起重機系統(tǒng)應用

2.2.1 回轉系統(tǒng)控制要求

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

（2）回轉大軸聯(lián)接處要進行機加工，不僅要有足夠的過渡圓角，還要用熱處理消除應力。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，依靠變頻電動機和行星減速箱運作回轉支撐。

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）當風速達到22m/s時，YF6電接風速儀產生信號報警，報警信號使工作狀態(tài)下的電機自動跳閘并停止旋轉動作。風速儀可選用輪轉式探頭。

（2）PCI1002-CHR起重機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。假設門機額定起重量為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原理。

（3）電機過載監(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，當溫度達到一定上限超額，電子電路可以檢測出來。

2.2.3 PLC控制系統(tǒng)流程

門機對回轉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，這就是門機整個機構的工作流程。如圖1：

2.2.4 PLC元件組合

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

根據(jù)設備，PLC可選簡單可靠的安裝，不僅有豐富指令和靈活的系統(tǒng)，還有標準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輸出的設備。

門機裝卸任務可由PLC控制電路后，進行輸入信號和運算過程完成旋轉系統(tǒng)動作。

3 實現(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：在技術層面，由于不具備自主知識產權，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)沒有自主的相關知識產權，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銷商和分經銷商及各個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 相關對策

（1）集中資金和技術，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）在可編程序應用技術發(fā)展的同時，不僅將這項技術應用于國民領域，更要憑借技術力量和勞動優(yōu)勢，打入外商投資市場。制造國際應用的可編程序控制系統(tǒng)。只有形成只有這樣的增值服務，才能帶動我國經濟發(fā)展。

（3）生產設計自有特色的可編程序控制器，并提煉核心技術，在國際上形成不可復制的模塊化軟件。

3.3 港口自動化的可編程序發(fā)展

3.3.1 實現(xiàn)PLC控制網(wǎng)絡技術

可編程序有很強的數(shù)字計算功能，也有很強數(shù)據(jù)管理功能。在一個散貨碼頭可以通過集中控制和分布控制這兩個系統(tǒng)對港口進行全盤操控。PLC控制系統(tǒng)時效高，容錯能力強大。而且它的可靠性和安全性能都比較優(yōu)越。一個控制主機完成整個系統(tǒng)的運算，各個網(wǎng)絡通信和信息數(shù)據(jù)由分布系統(tǒng)連接控制。實現(xiàn)港口信息通信自動化。工控管理網(wǎng)絡和港口各部門互聯(lián)，為管理信息提供相關數(shù)據(jù)，完成PLC在內的現(xiàn)場控制。向高效率的可靠性方向發(fā)展。

3.3.2 實現(xiàn)PLC實時監(jiān)控和在線管理

實時監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場作業(yè)控制設備起著連接作用，它的結構硬件及軟件，硬件安裝PLC控制系統(tǒng)，提供各種相關數(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)控軟件生成應用系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫組織。能及時處理報警現(xiàn)場，并參與和干預生產過程，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世紀的中國有著旺盛的發(fā)展趨勢。它已經突破了原來的概念，能把生產和信息管理有效結合起來，這種微型化的控制器系統(tǒng)已經延生到工廠的各個角落，在現(xiàn)代化的港口自動化建設中得到重要的應用，這也成為檢驗當代科學技術是否飛速發(fā)展的腳步。

參考文獻

[1]張志勇，時美.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)絡系統(tǒng)設計[M].燕山大學，2012（3）.

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

目前我國可變程序控制器的發(fā)展存在三大足：在技術層面，由于不具備自主知識產權，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)沒有自主的相關知識產權，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銷商和分經銷商及各個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 相關對策

（1）集中資金和技術，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）在可編程序應用技術發(fā)展的同時，不僅將這項技術應用于國民領域，更要憑借技術力量和勞動優(yōu)勢，打入外商投資市場。制造國際應用的可編程序控制系統(tǒng)。只有形成只有這樣的增值服務，才能帶動我國經濟發(fā)展。

（3）生產設計自有特色的可編程序控制器，并提煉核心技術，在國際上形成不可復制的模塊化軟件。

3.3 港口自動化的可編程序發(fā)展

3.3.1 實現(xiàn)PLC控制網(wǎng)絡技術

可編程序有很強的數(shù)字計算功能，也有很強數(shù)據(jù)管理功能。在一個散貨碼頭可以通過集中控制和分布控制這兩個系統(tǒng)對港口進行全盤操控。PLC控制系統(tǒng)時效高，容錯能力強大。而且它的可靠性和安全性能都比較優(yōu)越。一個控制主機完成整個系統(tǒng)的運算，各個網(wǎng)絡通信和信息數(shù)據(jù)由分布系統(tǒng)連接控制。實現(xiàn)港口信息通信自動化。工控管理網(wǎng)絡和港口各部門互聯(lián)，為管理信息提供相關數(shù)據(jù)，完成PLC在內的現(xiàn)場控制。向高效率的可靠性方向發(fā)展。

3.3.2 實現(xiàn)PLC實時監(jiān)控和在線管理

實時監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場作業(yè)控制設備起著連接作用，它的結構硬件及軟件，硬件安裝PLC控制系統(tǒng)，提供各種相關數(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)控軟件生成應用系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫組織。能及時處理報警現(xiàn)場，并參與和干預生產過程，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世紀的中國有著旺盛的發(fā)展趨勢。它已經突破了原來的概念，能把生產和信息管理有效結合起來，這種微型化的控制器系統(tǒng)已經延生到工廠的各個角落，在現(xiàn)代化的港口自動化建設中得到重要的應用，這也成為檢驗當代科學技術是否飛速發(fā)展的腳步。

參考文獻

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[2]周晉生.港口堆場及碼頭無線網(wǎng)絡系統(tǒng)設計[M].燕山大學，2012（3）.

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

目前我國可變程序控制器的發(fā)展存在三大足：在技術層面，由于不具備自主知識產權，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)沒有自主的相關知識產權，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銷商和分經銷商及各個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 相關對策

（1）集中資金和技術，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）在可編程序應用技術發(fā)展的同時，不僅將這項技術應用于國民領域，更要憑借技術力量和勞動優(yōu)勢，打入外商投資市場。制造國際應用的可編程序控制系統(tǒng)。只有形成只有這樣的增值服務，才能帶動我國經濟發(fā)展。

（3）生產設計自有特色的可編程序控制器，并提煉核心技術，在國際上形成不可復制的模塊化軟件。

3.3 港口自動化的可編程序發(fā)展

3.3.1 實現(xiàn)PLC控制網(wǎng)絡技術

可編程序有很強的數(shù)字計算功能，也有很強數(shù)據(jù)管理功能。在一個散貨碼頭可以通過集中控制和分布控制這兩個系統(tǒng)對港口進行全盤操控。PLC控制系統(tǒng)時效高，容錯能力強大。而且它的可靠性和安全性能都比較優(yōu)越。一個控制主機完成整個系統(tǒng)的運算，各個網(wǎng)絡通信和信息數(shù)據(jù)由分布系統(tǒng)連接控制。實現(xiàn)港口信息通信自動化。工控管理網(wǎng)絡和港口各部門互聯(lián)，為管理信息提供相關數(shù)據(jù)，完成PLC在內的現(xiàn)場控制。向高效率的可靠性方向發(fā)展。

3.3.2 實現(xiàn)PLC實時監(jiān)控和在線管理

實時監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場作業(yè)控制設備起著連接作用，它的結構硬件及軟件，硬件安裝PLC控制系統(tǒng)，提供各種相關數(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)控軟件生成應用系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫組織。能及時處理報警現(xiàn)場，并參與和干預生產過程，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世紀的中國有著旺盛的發(fā)展趨勢。它已經突破了原來的概念，能把生產和信息管理有效結合起來，這種微型化的控制器系統(tǒng)已經延生到工廠的各個角落，在現(xiàn)代化的港口自動化建設中得到重要的應用，這也成為檢驗當代科學技術是否飛速發(fā)展的腳步。

參考文獻

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[2]周晉生.港口堆場及碼頭無線網(wǎng)絡系統(tǒng)設計[M].燕山大學，2012（3）.

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