王銀峰 尹國(guó)武

摘要：卸船機(jī)在港口運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮著重要作用，是不可或缺的設(shè)備之一。對(duì)港口卸船機(jī)智能化和降低能耗等方面提出符合國(guó)情的要求，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是信息技術(shù)的飛速發(fā)展，為了使卸船機(jī)更好的滿足不同用戶的需求提供了很多的便利。使用P LC和變頻技術(shù)可以更精確地控制卸載機(jī)的運(yùn)行工況，提高卸船機(jī)的工作效率，減少卸船機(jī)的能量損失，從而提高港口作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：卸船機(jī)；PLC；變頻技術(shù)

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC控制技術(shù)不再局限于邏輯控制范圍，作為一種成熟穩(wěn)定可靠的控制設(shè)備，PLC控制系統(tǒng)占據(jù)了現(xiàn)代工業(yè)用途的92%左右的份額。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，它具有體積小，使用靈活，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。由于卸船機(jī)PLC和變頻控制系統(tǒng)功能強(qiáng)大，得到了廣大用戶的一致好評(píng)。變頻器用于實(shí)現(xiàn)起重機(jī)電機(jī)的速度控制操作，結(jié)合PLC的強(qiáng)大功能和可靠性，以及基于組態(tài)軟件開發(fā)的良好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的通信能力。因此，PLC變頻控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于卸船機(jī)。

一、PLC 概述

PLC控制設(shè)備是集通信技術(shù)，編程技術(shù)和智能技術(shù)于一體的工業(yè)設(shè)備。剛開始只有開關(guān)量的邏輯控制，最先在汽車制造業(yè)得到應(yīng)用。由于現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在PLC變頻控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于卸船機(jī)，挖泥船等設(shè)備上。PLC由三個(gè)主要部分組成，即輸入部分，邏輯控制部分和輸出部分。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部PLC程序預(yù)先存儲(chǔ)，以通過遠(yuǎn)程I / O和共址鏈接執(zhí)行每條指令?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)由上位機(jī)收集處理，形成具有一定實(shí)時(shí)性能的監(jiān)控系統(tǒng)，具有運(yùn)行可靠，編程簡(jiǎn)單，安裝靈活，性價(jià)比高的特點(diǎn)。PLC基于原始繼電器控制的原理，早期的PLC由開關(guān)邏輯控制。使用前，在程序模式下將所需的生產(chǎn)要求寫入PLC存儲(chǔ)器，然后根據(jù)PLC中程序的要求輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

二、PLC 控制的基本原理

當(dāng) PLC控制變頻技術(shù)時(shí)，繼電器由分布式布置模塊控制，以避免不同繼電器之間的相互干擾，用于邏輯控制的并行模式，定時(shí)器采用最先進(jìn)的集成電路，可以減少工作條件對(duì)定時(shí)器的影響，控制要求大大提高，PLC控制技術(shù)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，有利于現(xiàn)場(chǎng)的同步施工和設(shè)計(jì)。由于控制技術(shù)和變頻技術(shù)普遍的應(yīng)用，使用頻率的變化，來控制速度的變化，使位能負(fù)載變?yōu)榭赡?。首先，變頻技術(shù)廣泛應(yīng)用于三相異步電動(dòng)機(jī)，改變電動(dòng)機(jī)的速度，提高工作效率。其次，變頻器的使用可以實(shí)現(xiàn)勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能并反饋到電網(wǎng)，從而達(dá)到節(jié)能的目的，保證工作狀態(tài)的正常運(yùn)行。變頻調(diào)速可分為兩部分：逆變電路和整流電路。它主要用于整流工業(yè)變頻的外部電源，為逆變電路和控制電路提供直流電源。逆變器電路由六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件通過三相橋式逆變器電路組成，并定期控制主開關(guān)元件的接通和斷開，以獲得任何頻率的三相交流電輸出。其主要功能是在控制電路的控制下將直流電轉(zhuǎn)換為可調(diào)頻率和電壓的交流電源。

三、PLC變頻技術(shù)的保護(hù)功能

卸船機(jī)PLC首先接受外部開關(guān)信號(hào)的輸入，判斷當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)是否正常，然后輸出信號(hào)控制接觸器和繼電器等組件，以完成對(duì)應(yīng)的控制任務(wù)。同時(shí)，在計(jì)算機(jī)主機(jī)的控制下，PLC還需要定期收集和采樣設(shè)備的各種信號(hào)。模塊化設(shè)計(jì)概念用于完成軟件設(shè)計(jì)。采集模塊，通信模塊，處理模塊，報(bào)警模塊等PLC變頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)卸船機(jī)的以下幾個(gè)方面的保護(hù)：

1、開關(guān)機(jī)構(gòu)的安全保護(hù)。由于卸船機(jī)的高功率，在硬啟動(dòng)開始時(shí)，在卸船機(jī)的回路中產(chǎn)生大的瞬時(shí)電流，尤其是在開關(guān)的位置。當(dāng)瞬時(shí)電流超過規(guī)定電流時(shí)，會(huì)發(fā)生各種各樣的故障，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備和電纜的損壞。PLC變頻控制可有效控制電氣設(shè)備的頻率，進(jìn)而控制其電流，防止開關(guān)柜切換過程中發(fā)生過流和欠壓等故障；

2、過載的保護(hù)。卸船機(jī)的起升機(jī)構(gòu)里安裝了重量傳感器，變頻器會(huì)通過重量傳感器自動(dòng)檢測(cè)的每一次的卸載量，如果載荷超過了規(guī)定的數(shù)值時(shí)，變頻器會(huì)通過CMS顯示過載故障，起升不能再繼續(xù)工作了，必須把卸載量減少才可以繼續(xù)工作，因此利用 PLC變頻技術(shù)能夠?qū)π洞瑱C(jī)卸料載荷進(jìn)行有效控制，各個(gè)機(jī)構(gòu)得到有效保護(hù)，延長(zhǎng)卸船機(jī)的使用壽命；

3、俯仰機(jī)構(gòu)的保護(hù)。俯仰機(jī)構(gòu)里安裝了停止限位和極限限位，當(dāng)俯仰機(jī)構(gòu)運(yùn)行到停止位置時(shí)，停止限位起作用，變頻器會(huì)通過CMS顯示已經(jīng)到停止位置，俯仰不能再繼續(xù)運(yùn)行，如果停止限位不起作用，俯仰機(jī)構(gòu)會(huì)碰到極限限位，同樣俯仰不能繼續(xù)運(yùn)行，極限限位是第二重保護(hù)。因此，利用變頻技術(shù)可以對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的保護(hù)，避免出現(xiàn)重大事故。

4、電機(jī)檢測(cè)和保護(hù)。PLC控制技術(shù)在電機(jī)與機(jī)構(gòu)之間的接口處安裝了編碼器和凸輪限位保護(hù)裝置。編碼器會(huì)自動(dòng)檢測(cè)電機(jī)速度，當(dāng)速度的數(shù)據(jù)超過規(guī)定的數(shù)值，變頻器會(huì)通過CMS顯示電機(jī)超速故障，電機(jī)就不會(huì)再工作，這就是超速保護(hù)功能。電機(jī)的減速箱上安裝凸輪限位，當(dāng)卸船機(jī)的起升高度達(dá)到凸輪限位里設(shè)置的參數(shù)時(shí)，變頻器里會(huì)通過CMS顯示凸輪限位的起升停止限位已經(jīng)動(dòng)作，電機(jī)不能使起升再上升了。因此編碼器和凸輪限位有效保護(hù)了電機(jī)的安全性和穩(wěn)定性。

四，卸船機(jī)的應(yīng)用故障排除

1、工作概述。在卸船機(jī)的 PLC控制系統(tǒng)中，故障檢測(cè)功能是其實(shí)現(xiàn)智能化的重要標(biāo)志，這意味著卸船機(jī)不僅可以滿足生產(chǎn)的自動(dòng)化，還能實(shí)現(xiàn)自我的監(jiān)控、診斷、反饋等功能。PLC故障檢測(cè)系統(tǒng)主要包括以下兩個(gè)功能。首先，自診斷意味著當(dāng)PLC上電時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件和硬件。如果硬件損壞或軟件程序丟失，PLC將丟失，PLC計(jì)算機(jī)的主機(jī)將在顯示屏或CMS上發(fā)出警報(bào)。這允許工作人員及早發(fā)現(xiàn)故障并處理故障以避免造成更大的損失。第二種是控制診斷，這意味著卸船機(jī)的PLC可以在正常工作過程中診斷系統(tǒng)的外部組件。同時(shí)，還可以對(duì)系統(tǒng)的輸入和輸入?yún)?shù)采取一定的監(jiān)控措施，以便在卸船機(jī)運(yùn)行期間外部部件損壞時(shí)，或者程序的參數(shù)不符合要求，PLC計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)出故障報(bào)警，甚至卸船機(jī)停止工作，然后允許專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)，避免出現(xiàn)更大的質(zhì)量問題。

2、硬件組成。卸船機(jī)PLC控制系統(tǒng)包含很多內(nèi)容，故障檢測(cè)系統(tǒng)是其控制系統(tǒng)的重要組成部分之一。其功能主要體現(xiàn)在PLC卸載的卸船機(jī)電腦主機(jī)和CMS上。主要硬件組件包括電源，信息傳輸系統(tǒng)和CPU系統(tǒng)。為了確保故障檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性，還需要配置相應(yīng)的計(jì)算機(jī)主機(jī)。在系統(tǒng)的每個(gè)PLC分支中，硬件不僅包括電源模塊和通信模塊，還包括基本控制模塊，例如數(shù)字輸入和輸出模塊以及模擬輸入模塊。

3、故障點(diǎn)的信號(hào)檢測(cè)和預(yù)處理。卸船機(jī)PLC控制系統(tǒng)本身具有故障檢測(cè)功能。對(duì)于模擬信號(hào)，例如電機(jī)電壓的故障檢測(cè)，首先使用模擬模塊系統(tǒng)接收來自電壓變送器的模擬信號(hào)。然后將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，最后與參數(shù)值或系統(tǒng)設(shè)置的最大值進(jìn)行比較，如果它在正常范圍內(nèi)，則意味著相應(yīng)的卸船機(jī)的相應(yīng)機(jī)構(gòu)處于正常操作中。假如實(shí)際值超過了最大值，則說明卸船機(jī)的設(shè)備處于不好的狀態(tài)。判斷故障發(fā)生與否依靠PLC控制系統(tǒng)設(shè)置的要求的參數(shù)值與設(shè)備出現(xiàn)的實(shí)際值是否一致。

采用PLC進(jìn)行變頻控制，可以大大提高卸船機(jī)的工作效率，降低能耗。變頻技術(shù)的使用可以有效地減少貨物卸載過程中各種沖擊對(duì)機(jī)械的影響，并根據(jù)貨物的大小和重量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而有效地保護(hù)了卸船機(jī)的各種機(jī)構(gòu)的設(shè)備。

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（作者單位：上海振華重工港機(jī)通用裝備有限公司）