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        基于PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械的應(yīng)用

        2019-07-09 11:32:58黎軍
        時(shí)代汽車(chē) 2019年2期
        關(guān)鍵詞:PLC控制系統(tǒng)

        黎軍

        摘 要:當(dāng)下的港口運(yùn)行作業(yè)方式仍然以機(jī)械設(shè)備電氣控制系統(tǒng)居多,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,所創(chuàng)造的運(yùn)行效率極低,同時(shí)對(duì)于能源的需求量大,在運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)故障。在當(dāng)今港口裝卸工作量持續(xù)加大的背景下,這種傳統(tǒng)的方式已然不再適用?;诖?,文章提出采用更為新穎的PLC控制系統(tǒng),主要對(duì)結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的港口起重生產(chǎn)設(shè)備以及傳送生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的探討,該系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性,可顯著提升機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的效率。

        關(guān)鍵詞:港口裝卸;PLC控制系統(tǒng);港口機(jī)械設(shè)備

        盡管傳統(tǒng)的港口機(jī)械可以滿足日常作業(yè)需求,但這種方式已然落后于時(shí)代的發(fā)展,其中的門(mén)座式起重機(jī)運(yùn)行效率普遍偏低。引入PLC控制系統(tǒng)后,可以對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)加以優(yōu)化,大幅提升港口機(jī)械的生產(chǎn)效率,從而促進(jìn)港口的快速發(fā)展,推動(dòng)地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)進(jìn)步??偟膩?lái)說(shuō),PLC控制系統(tǒng)具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義,它已經(jīng)逐步成為港口生產(chǎn)作業(yè)中核心的要素。

        1 港口起重機(jī)的基本概述

        起重機(jī)是港口機(jī)械設(shè)備群中必不可缺的一項(xiàng)設(shè)備,它對(duì)于港口作業(yè)具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。從類(lèi)別上考慮,其包含橋式類(lèi)以及臂架類(lèi)等多種類(lèi)型。以臂架類(lèi)為例,它可在設(shè)備所覆蓋的區(qū)域進(jìn)行作業(yè),并能完成上空一定高度的作業(yè)。受惠于起重機(jī)的作用,港口生產(chǎn)逐步進(jìn)入自動(dòng)化階段,所創(chuàng)造的生產(chǎn)效率也在持續(xù)提高。起重機(jī)對(duì)于港口作業(yè)的意義顯然值得肯定,但在當(dāng)今港口規(guī)??焖侔l(fā)展的背景下,港口吞吐量已經(jīng)顯著上升,此時(shí)對(duì)設(shè)備的智能化水平提出了更高的要求。受環(huán)境的影響,傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)不再適用,取而代之的則是PLC控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),PLC控制系統(tǒng)其本質(zhì)可以視為一種典型的無(wú)觸點(diǎn)繼電器,它可以優(yōu)化傳統(tǒng)的控制方式,從而以智能型計(jì)算機(jī)控制方式作為運(yùn)行的基礎(chǔ),具備高度的智能化與自動(dòng)化水平,可以大幅提升起重機(jī)的運(yùn)行效率[1]。

        2 結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的港口起重生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)應(yīng)用

        起重設(shè)備在港口生產(chǎn)過(guò)程中必不可缺,它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的搬運(yùn)。其中最為常見(jiàn)的便是門(mén)座式起重機(jī),基于繼電器與接觸器這兩大組件,通過(guò)二者相關(guān)聯(lián)的方式可以形成綜合型控制系統(tǒng),加之串聯(lián)電阻式電機(jī)的方式又可提供豐富的調(diào)速模式。但需要意識(shí)到,伴隨著港口作業(yè)量的持續(xù)加大,此類(lèi)設(shè)備將會(huì)處于超負(fù)荷狀態(tài),在長(zhǎng)期的積累下設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)各類(lèi)故障。而將PLC控制系統(tǒng)運(yùn)用其中后,可以對(duì)其進(jìn)行良好的優(yōu)化,顯著降低故障發(fā)生頻率。

        2.1 港口起重生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用

        縱觀各港口的門(mén)座式起重機(jī)可以發(fā)現(xiàn),其配備的大多是繞線式電機(jī),基于PLC控制系統(tǒng)的作用,可以將其改為變頻電機(jī);此外,傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)不再適用,取而代之的則為PLC控制程序。如此一來(lái),當(dāng)起重設(shè)備出現(xiàn)故障后將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè),從而對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行排查與修護(hù)。換言之,受惠于變頻調(diào)速系統(tǒng)以及PLC自帶的控制程序,其相互作用將會(huì)大幅推動(dòng)起重機(jī)的運(yùn)行效率。

        2.2 起重設(shè)備的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分

        在門(mén)座式起重機(jī)的基礎(chǔ)上,還另行增添了照明、傳動(dòng)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能,并將其置于電氣系統(tǒng)內(nèi),在PLC控制系統(tǒng)的作用下完成對(duì)上述設(shè)備的調(diào)控,共同為起重設(shè)備的運(yùn)行提供更穩(wěn)定的條件。同時(shí),存在于機(jī)械設(shè)備之中的各類(lèi)電磁裝置依然可以穩(wěn)定運(yùn)行,并不會(huì)受到負(fù)面影響。為了全面提升設(shè)備的均衡性,在方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)進(jìn)行全面的分析,選定出最為合適的PLC控制系統(tǒng)機(jī)型。通常來(lái)說(shuō),既要考慮到基本模塊的運(yùn)行效率,又要盡可能減少成本支出。此外,應(yīng)擬定出科學(xué)的變頻調(diào)速模式, PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中可以達(dá)到穩(wěn)定高效運(yùn)行的效果,變頻調(diào)速模式的優(yōu)良與否將直接影響港口貨物起重運(yùn)輸效率。

        2.3 起重設(shè)備的電氣系統(tǒng)部分改造

        改造工作重點(diǎn)圍繞起升結(jié)構(gòu)以及變幅結(jié)構(gòu)兩大塊內(nèi)容展開(kāi),特殊情況下還需要對(duì)PLC程序進(jìn)行深度優(yōu)化。以門(mén)座式起重機(jī)為例,受起升結(jié)構(gòu)的制約,設(shè)備在運(yùn)行時(shí)處于高耗能狀態(tài),這顯然不利于生產(chǎn)成本的控制,加之生產(chǎn)工作頻率較高,極容易頻發(fā)各類(lèi)故障。這意味著在改造時(shí)需要引入矢量控制變頻器,將其安裝于起重設(shè)備內(nèi),并針對(duì)性地制定出PLC程序,提升升降機(jī)結(jié)構(gòu)的性能,避免運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)溜鉤等現(xiàn)象。在對(duì)變幅結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造時(shí),應(yīng)對(duì)設(shè)備的各個(gè)參數(shù)展開(kāi)深度的分析,從而選定最為合適的控制器類(lèi)型,并對(duì)選型結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上繪制PLC流程圖。對(duì)此,本文以抓斗為例進(jìn)行分析,其改造工程應(yīng)充分考慮工況、運(yùn)行參數(shù)等因素,引入PLC控制系統(tǒng),從而達(dá)到開(kāi)斗自動(dòng)開(kāi)啟與閉合的效果。當(dāng)完成改造工作后,不僅會(huì)改善抓斗工作效率,還會(huì)大幅提升設(shè)備操作臺(tái)以及安全保護(hù)裝置的性能,整體性能得到良好的改善[2]。

        3 結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的港口傳送生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)應(yīng)用

        3.1 傳送生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)實(shí)意義

        港口在發(fā)展過(guò)程中,逐步從人工作轉(zhuǎn)向設(shè)備作業(yè)模式,基于PLC技術(shù)的深度發(fā)展,形成了高精度的控制系統(tǒng),它在港口作業(yè)中的普及程度正逐步提升,常見(jiàn)于各類(lèi)生產(chǎn)設(shè)備之中?;赑LC控制系統(tǒng),大幅提升了傳送效率,與港口傳送智能化、自動(dòng)化的發(fā)展需求相適應(yīng)。對(duì)于機(jī)械傳送系統(tǒng)而言,其PLC控制系統(tǒng)涵蓋了各類(lèi)單元以及相關(guān)的工業(yè)軟件,并配備了I/0模塊、模擬I/0模塊等各大常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)外接模塊。

        3.2 傳送生產(chǎn)設(shè)備的具體應(yīng)用

        港口貨物量普遍較大,基于傳送系統(tǒng)可以完成對(duì)集裝箱等貨品的運(yùn)輸,在傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行模式下,它采用的大多是傳送帶負(fù)載的模式。對(duì)于多數(shù)港口傳送帶而言,其均配備了4條皮帶,各自對(duì)應(yīng)一臺(tái)電機(jī),從而實(shí)現(xiàn)傳送作業(yè)。

        從控制啟動(dòng)的角度考慮,設(shè)備最初只會(huì)啟動(dòng)一條皮帶機(jī),此時(shí)普遍存在短時(shí)間延遲現(xiàn)象。一段時(shí)間后,將啟動(dòng)第2臺(tái)設(shè)備,再次經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后方可啟動(dòng)第3臺(tái)設(shè)備,并以此類(lèi)推。當(dāng)皮帶出現(xiàn)故障后,將會(huì)阻礙皮帶機(jī)的運(yùn)行,此時(shí)裝卸貨物將停滯不前。基于此現(xiàn)象,可以引入PLC控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行改造,具體如下。

        (1)對(duì)傳送設(shè)備的運(yùn)行模式進(jìn)行優(yōu)化,即改善了傳統(tǒng)的單動(dòng)循環(huán)模式,此時(shí)設(shè)備以全新的往返循環(huán)模式進(jìn)行運(yùn)作,在此基礎(chǔ)上還配備了連鎖控制單元。若設(shè)備以循環(huán)模式展開(kāi)運(yùn)作,基于PLC的控制作用可以有效避免單動(dòng)功能的影響。(2)單動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法通過(guò)自動(dòng)化的方式運(yùn)行,只有通過(guò)手動(dòng)開(kāi)啟的方式其方可運(yùn)行。當(dāng)其中某條皮帶出現(xiàn)異常后,應(yīng)及時(shí)停止相鄰的皮帶,待故障全部解決后需要對(duì)皮帶進(jìn)行復(fù)位處理,此前被迫停止的皮帶方可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。(3)以延時(shí)的方式啟動(dòng)剩余兩條皮帶,至此所有傳送設(shè)備均可以穩(wěn)定運(yùn)行。具體如下圖1所示:

        在控制面板的基礎(chǔ)上應(yīng)圍繞PLC展開(kāi)軟件層面的設(shè)計(jì),優(yōu)化傳送過(guò)程中時(shí)常會(huì)發(fā)生的步序控制問(wèn)題,確保貨物能夠以漸進(jìn)的方式進(jìn)行傳送。具體來(lái)說(shuō),需要賦予設(shè)備實(shí)現(xiàn)單序、并序以及選擇序列三種運(yùn)行模式,基于PLC程序提升設(shè)備的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)性。完成上述內(nèi)容后需要進(jìn)行調(diào)試作業(yè),具體內(nèi)容應(yīng)涉及硬件電路以及軟件設(shè)計(jì)兩方面。測(cè)試模式較多,此處選擇的是線測(cè)試模式,它可以準(zhǔn)確捕捉設(shè)備的異常情況,并對(duì)其進(jìn)行合理的調(diào)整,確保傳送設(shè)備能夠處于可控狀態(tài)。

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,港口生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,傳統(tǒng)控制方式的適應(yīng)性逐步減弱,PLC控制系統(tǒng)正廣泛運(yùn)用于港口事業(yè)中?;赑LC控制系統(tǒng),可以深度解決傳統(tǒng)設(shè)備異常故障頻發(fā)、成本較高等問(wèn)題,對(duì)于起重設(shè)備以及傳送設(shè)備的作用更是不言而喻??傮w來(lái)說(shuō),PLC控制系統(tǒng)是港口生產(chǎn)不可缺的靈魂,它具有高度的現(xiàn)實(shí)意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1]崔揚(yáng).基于PLC的散糧中轉(zhuǎn)流程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].大連:大連理工大學(xué),2014.

        [2]陸惠杰.基于PLC控制系統(tǒng)在港口機(jī)械的應(yīng)用探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2018(24):149-150.

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