顧 聰，馬會浪

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司南通分公司，江蘇 南通 226000）

當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)自動化公認(rèn)的支柱包括PLC、機(jī)器人與CAD/CAM，在這三者之中，PLC由于同時融合了計算機(jī)信息處理技術(shù)與繼電器控制傳統(tǒng)技術(shù)兩種不同類型的技術(shù)，因而具有兩種技術(shù)各自的優(yōu)勢，這就使得PLC的價值被進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，成為三大支柱中最具實用價值的技術(shù)。PLC技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用多以控制設(shè)備的形式呈現(xiàn)，其應(yīng)用的廣泛程度與重要性也獲得了相關(guān)行業(yè)的認(rèn)可。

1.PLC港口機(jī)械自動化的意義

在PLC技術(shù)的支持下，港口機(jī)械自動化能夠有效貫徹以人為本的理念。這一理念的優(yōu)勢首先體現(xiàn)在港口機(jī)械的布置上，傳統(tǒng)港口機(jī)械的布置在一定程度上缺乏應(yīng)有的合理性，因而在實際作業(yè)過程中不時會出現(xiàn)影響港口作業(yè)流程的情況，進(jìn)而對港口整體的工作效率產(chǎn)生一定程度的消極影響。而在PLC支持下，實現(xiàn)自動化的港口機(jī)械得以對布置情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅能夠為港口作業(yè)騰出更多的空間，也能進(jìn)一步提升機(jī)械本體的運行效率，這就使港口整體的工作效率獲得大幅提升。而從人力角度來看，港口機(jī)械整體布置的合理性及人性化特征能夠有效減少人力監(jiān)督方面的支出，從而進(jìn)一步推動港口的自動化運營水平。

另一方面，PLC技術(shù)支持下實現(xiàn)自動化的港口機(jī)械在很大程度上避免了因人力操作造成的誤區(qū)，傳統(tǒng)港口作業(yè)多采用人力控制機(jī)械進(jìn)行，而隨著港口吞吐量的日漸提升，港口內(nèi)部空間復(fù)雜情況比之前更甚，進(jìn)而導(dǎo)致以人的目力進(jìn)行的信息獲取受到很大阻礙，造成一些作業(yè)失誤情況的出現(xiàn)，給港口作業(yè)帶來了一定程度的安全隱患[2]。而在PLC技術(shù)的支持下，港口空間、貨物信息的獲取更加精準(zhǔn)，自動化控制的機(jī)械也能夠精確調(diào)整作業(yè)需求及精度，進(jìn)而使得港口作業(yè)的錯誤率大幅下降，有效保障了港口作業(yè)的安全性與可靠性。

2.PLC港口機(jī)械自動化存在的優(yōu)勢與不足

2.1 PLC港口機(jī)械自動化控制的優(yōu)勢

PLC港口機(jī)械自動化控制的優(yōu)勢首先體現(xiàn)在對傳統(tǒng)繼電器控制缺陷的有效彌補(bǔ)。傳統(tǒng)繼電器控制中應(yīng)用了大量中間繼電器與時間繼電器，由于繼電器整體數(shù)量龐大，在應(yīng)用過程中很容易因為接觸點接觸不良產(chǎn)生各種類型的故障，且傳統(tǒng)繼電器控制所應(yīng)用的技術(shù)也較為老舊，需要大量控制電器實現(xiàn)對系統(tǒng)電路的控制，連接過程也具有很高的復(fù)雜性與工藝要求，一旦出現(xiàn)更改就需要大量人力與時間進(jìn)行調(diào)整。而在獲得PLC技術(shù)的支持之后，實現(xiàn)自動化的港口機(jī)械從原先的繼電器控制轉(zhuǎn)為軟件控制，僅僅保留少數(shù)硬件用作輸入或輸出，這樣一來接觸點的數(shù)量大幅減少（相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示PLC接線數(shù)量僅有傳統(tǒng)繼電器控制接線數(shù)量的1%-10%），進(jìn)而有效避免了因接觸不良造成故障的概率；此外以軟件控制為主的PLC技術(shù)不再需要大量連接電路的操作，因此也就沒有過高的工藝要求，功能上的變動僅僅通過軟件即可實現(xiàn)，不再需要為了單次改動大費周章更改連接線路，也就提升了整個港口作業(yè)的效率與穩(wěn)定性[3]。

另一方面，PLC控制加入了一個表達(dá)輸出狀態(tài)的發(fā)光二極管，這使得工作人員僅僅需要通過觀察二極管的狀態(tài)就可以得知PLC的輸出狀態(tài)，而且PLC整個安裝過程加入了事先的模擬測試，通過模擬測試之后再進(jìn)行實際安裝，安裝完成之后通過簡單了聯(lián)機(jī)測試即可投入使用，因而大幅節(jié)省了PLC控制系統(tǒng)的安裝時間。PLC自身又具備完備的診斷功能及顯示功能，一旦外聯(lián)部件（外部輸入裝置或執(zhí)行裝置）在作業(yè)過程中發(fā)生故障，PLC的二極管與在線編譯器就能夠有效反饋故障信息，其模塊化的設(shè)計也使得故障的排除更加便捷，僅需更換故障模塊即可[4]。最后，相對港口機(jī)械設(shè)備而言，PLC載體設(shè)備的體積非常小，足以裝入港口機(jī)械設(shè)備中，同時PLC載體設(shè)備又具有很強(qiáng)的抗干擾能力，這就使得其能在惡劣環(huán)境下保持正常運轉(zhuǎn)，為真正實現(xiàn)機(jī)電一體化提供了條件。

2.2 PLC港口機(jī)械自動化控制的不足

PLC港口機(jī)械自動化控制的不足主要體現(xiàn)在人力層面。在意識到PLC港口機(jī)械自動化的優(yōu)勢與價值之后，多個港口已經(jīng)將其作為未來港口工作的重點發(fā)展方向，但一些地區(qū)存在急于求成的情況，在執(zhí)行過程中過于冒進(jìn)，未能針對PLC相關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行充足的測試與分析，而是生硬套用成功應(yīng)用PLC港口的運營及應(yīng)用模式。這種做法不僅制約了PLC港口機(jī)械自動化控制價值的發(fā)揮，還容易造成嚴(yán)重的作業(yè)漏洞及規(guī)范層面的缺失，為港口的安全作業(yè)埋下潛在隱患。而這些港口也未能深入研究PLC機(jī)械自動化內(nèi)部零件的詳細(xì)搭配及精細(xì)化操作內(nèi)涵，進(jìn)一步制約了PLC港口機(jī)械自動化的應(yīng)用效果。

3.基于PLC的港口機(jī)械自動化控制主電路設(shè)計

以PLC為基礎(chǔ)實現(xiàn)港口機(jī)械自動化控制的前提，是建立起完善的電控系統(tǒng)。當(dāng)前多數(shù)港口中均在大部分機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用了PLC自動化控制技術(shù)，通常情況下PLC港口機(jī)械自動化控制的電控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入、系統(tǒng)1、系統(tǒng)2、主軸驅(qū)動系統(tǒng)、強(qiáng)點控制電路、速度檢測、伺服系統(tǒng)及電氣部分幾個單元，不同單元之間的構(gòu)成如下圖所示。

圖1 電控系統(tǒng)構(gòu)成圖示

在以上結(jié)構(gòu)中，強(qiáng)電控制電路的組成包括了控制電路、繼電器、接觸器電源及所有的執(zhí)行電器，而除了這些部件之外，以電磁閥、制動器、各種不同類型的開關(guān)以及所有驅(qū)動或具備其他功能的電動機(jī)共同構(gòu)成機(jī)械設(shè)備電器。相比強(qiáng)電控制電路，機(jī)械設(shè)備電器還為工作人員提供了解機(jī)械設(shè)備實時運行狀態(tài)的方法，主要是通過對機(jī)械設(shè)備電器各組成部分運行狀態(tài)的觀察獲得相應(yīng)信息。

對于整套港口機(jī)械設(shè)備而言，主電路的主要作用是為了對電動機(jī)進(jìn)行有效控制，這種控制除了體現(xiàn)在對電動機(jī)運行及停止的操作之外，還體現(xiàn)在對電動機(jī)實際運行狀態(tài)的檢測上。這樣一來，電動機(jī)在運行過程中因各種原因可能發(fā)生的故障就能夠被及時發(fā)現(xiàn)并處理，進(jìn)而有效保障了電動機(jī)的正常運行，進(jìn)一步提升了港口機(jī)械作業(yè)過程的穩(wěn)定性與安全性。對于整個港口機(jī)械系統(tǒng)而言，伺服電動機(jī)、輔助機(jī)構(gòu)電動機(jī)及電磁閥均屬于執(zhí)行電器，而執(zhí)行電器在控制要求上具有很高的重要性，因此主電路的設(shè)計需要將滿足伺服電動機(jī)、輔助機(jī)構(gòu)電動機(jī)及電磁閥這類執(zhí)行電器實際運作需求的滿足作為重要參考依據(jù)與首要實現(xiàn)內(nèi)容，除此之外，還需要深入研究所有執(zhí)行電器的啟動流程、方向控制、速度調(diào)整及運行制動等全部控制內(nèi)容，且要保證研究的精準(zhǔn)性與深入性，以使主電路能夠精確控制這些執(zhí)行電器進(jìn)行各種類型的詳細(xì)操作[5]。而在電機(jī)上則還需視情況決定是否配置熱繼電器，配置熱繼電器的目的是為了在發(fā)生電流過載的情況下，使電機(jī)得到有效的保護(hù)。

電路的設(shè)計是PLC港口機(jī)械自動化控制的核心，而主電路的設(shè)計則是核心中的核心，因此在設(shè)計過程中要嚴(yán)苛防守各種疏漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，在最大限度上避免主電路設(shè)計存在缺陷或失誤。如下表1為一般性機(jī)械設(shè)備PLC主電路的輸入及輸出情況。

結(jié)合表中主電路輸出及輸入情況可得知，主電路在整個PLC港口機(jī)械自動化控制的電路設(shè)計中產(chǎn)生了比較大的影響，這也就意味著主電路的設(shè)計需大力豐富其內(nèi)容，并靈活運用電路設(shè)計相關(guān)知識加入相應(yīng)的保險措施，進(jìn)而確保主電路乃至整個電路運行的安全性、可靠性以及可行性均能夠得到保障。而從港口工作實際情況的角度來看，主電路設(shè)計工作也需充分考慮PLC港口機(jī)械自動化控制的要求，以滿足其自動化控制需求為根本出發(fā)點，確保主電路的設(shè)計能夠有效推動港口作業(yè)效率的提升[6]。此外主電路中加入的安全措施需要考慮到各機(jī)械設(shè)備的負(fù)載能力上限，進(jìn)而保證即使港口在面對較大工作量時，不會因為過度運行而對系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。

表1 一般性機(jī)械設(shè)備PLC主電路

4.結(jié)語

我國機(jī)械制造業(yè)在經(jīng)歷過一段時間的發(fā)展之后，現(xiàn)下正面臨著明顯的發(fā)展瓶頸，這種情況的出現(xiàn)在一定程度上是因為大多數(shù)老舊機(jī)械設(shè)備仍處于服役狀態(tài)。要解決這一問題除了要對老舊機(jī)械設(shè)備進(jìn)行更新之外，還需要著眼于現(xiàn)代技術(shù)的引入與有效應(yīng)用，進(jìn)而提升機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)力與生產(chǎn)水平，有效推動社會的發(fā)展。