港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：21世紀(jì)，國(guó)家信息技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)得到了大力推廣和應(yīng)用，給人們的生活工作提供了很大便利。港口建設(shè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義，加強(qiáng)港口機(jī)械電氣自動(dòng)化技術(shù)勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：港口機(jī)械;電氣自動(dòng)化技術(shù);控制

引言

信息技術(shù)的快速發(fā)展推進(jìn)了各個(gè)設(shè)備的集中化、自動(dòng)化管理，對(duì)現(xiàn)代港口發(fā)展建設(shè)也產(chǎn)生了深刻的影響，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代港口自動(dòng)化發(fā)展。港口電氣自動(dòng)化主要是指港口電氣設(shè)備管理和港口運(yùn)行自動(dòng)化控制和操作的實(shí)現(xiàn)。港口電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的建立是在綜合應(yīng)用繼電器、定時(shí)器、接觸器、觸點(diǎn)開關(guān)的基礎(chǔ)上打造集中控制、人工智能、自動(dòng)化操作管理系統(tǒng)。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，港口區(qū)域大型機(jī)械電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用擁有廣闊的發(fā)展前景，符合港口現(xiàn)代化管理需要。

1PLC電氣自動(dòng)化技術(shù)與控制

1.1PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制意義

（1）PLC的應(yīng)用，可以促使自動(dòng)化控制，按照以人為本的理念來完成，對(duì)于港口機(jī)械的具體布置，充分考慮到現(xiàn)階段擁有的工作成績(jī)，減少了傳統(tǒng)錯(cuò)誤布置造成的影響，在空間的節(jié)省以及具體的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)效率上，都能夠大幅度的提升，由此來合理降低人工監(jiān)督的力度，為港口的自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)，提供較多的保障。（2）PLC的港口機(jī)械自動(dòng)化控制工作開展，可以在差錯(cuò)率方面更好的降低，該方面的工作實(shí)施，對(duì)于很多地方的綜合進(jìn)步，都會(huì)產(chǎn)生特別大的影響，未來的控制工作落實(shí)，還有很大的發(fā)展空間。

1.2具體應(yīng)用

1.2.1PLC在港口膠帶運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是傳統(tǒng)港口膠帶運(yùn)輸機(jī)的主要特點(diǎn)，分布式控制結(jié)構(gòu)是其典型結(jié)構(gòu)，在這一系統(tǒng)內(nèi)部，現(xiàn)場(chǎng)控制裝置、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置以及控制站等為現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的3個(gè)主要內(nèi)容，而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視屏、操作員裝置、監(jiān)控中心以及服務(wù)器裝置等多個(gè)部分共同構(gòu)成了運(yùn)輸機(jī)電氣自動(dòng)化的集中控制系統(tǒng)，通常需要在中央控制室中設(shè)置集中控制器，在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，可以促使交互、數(shù)據(jù)通訊工作在控制站與集中控制裝置之間實(shí)現(xiàn)，在這一過程中，離不開一個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)媒介，即以太網(wǎng)。要想實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交互過程，設(shè)備處于具體的運(yùn)行狀態(tài)中時(shí)，如果數(shù)據(jù)通訊同集中控制裝置之間擁有>1200m的交互距離，此時(shí)二者之間的連接不僅需要對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)還必須增設(shè)中繼器，以構(gòu)建更加良好的數(shù)據(jù)交互結(jié)果。

1.2.2PLC在港口門式起重機(jī)中的應(yīng)用

將PLC技術(shù)應(yīng)用于港口門式起重機(jī)當(dāng)中，即使在頻繁的操作中，也有助于使港口起重機(jī)長(zhǎng)期處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，避免了操作失靈和靈敏性降低的缺陷。在實(shí)際操作的環(huán)節(jié)，要求操作人員在操作主令控制器這一媒介基礎(chǔ)上，有效控制PLC輸入、輸出外接端口與聯(lián)鎖電路、過壓電路以及過流電路等。當(dāng)直流24V信號(hào)出現(xiàn)在PLC輸出端時(shí)，說明正常運(yùn)行狀態(tài)是對(duì)應(yīng)門式起重機(jī)的PLC外圍輸出信號(hào)狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上能夠促使合理驅(qū)動(dòng)在小型化繼電器裝置線圈中實(shí)現(xiàn)，接觸器線圈在運(yùn)行中的小型繼電器上會(huì)被觸動(dòng)，設(shè)備內(nèi)部的各個(gè)運(yùn)作機(jī)構(gòu)隨之啟動(dòng)并進(jìn)入到運(yùn)行模式。

1.2.3PLC在港口集裝箱橋式起重機(jī)中的應(yīng)用

裝卸橋電氣系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)交互多、設(shè)備分布范圍廣等特點(diǎn)，將PCL應(yīng)用于該系統(tǒng)中，促使PLC的狀態(tài)數(shù)據(jù)、給定信號(hào)以及控制命令等內(nèi)容更加完善，而由系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器及PLC共同構(gòu)成的信息共享系統(tǒng)則呈現(xiàn)出較強(qiáng)的完善性，有助于設(shè)備關(guān)聯(lián)控制的高效性。在港口集裝箱橋式起重機(jī)電氣自動(dòng)化當(dāng)中充分利用PLC技術(shù)，能夠更加有效的說明系統(tǒng)故障、驅(qū)動(dòng)器顳部故障以及PLC數(shù)據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)，工程技術(shù)人員在日常工作中，可以及時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的故障進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和排除，對(duì)于提升系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要意義。重要參數(shù)需要被設(shè)置于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部，其為技術(shù)輸出奠定了良好基礎(chǔ)，PLC能有效儲(chǔ)存故障的歷史信息以及驅(qū)動(dòng)器的相關(guān)信息，在對(duì)相關(guān)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，如吊具開閉鎖次數(shù)、制動(dòng)器累積工作次數(shù)、接觸器動(dòng)作次數(shù)和各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)間等，有助于系統(tǒng)設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。在充分應(yīng)用CCMS的背景下，能夠構(gòu)建一個(gè)人機(jī)友好的交流界面，系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)可以被操作人員第一時(shí)間掌握，在直接連接、轉(zhuǎn)接光纜轉(zhuǎn)換器的背景下，PLC及系統(tǒng)遠(yuǎn)程站之間可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度共享，在此基礎(chǔ)上可以形成透明化以及準(zhǔn)確性較高的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，極大提升了控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、靈活性，為操作人員更加高效的展開工作奠定良好的基礎(chǔ)。

2散貨裝備自動(dòng)掃描與控制技術(shù)

2.1集裝箱裝卸自動(dòng)化技術(shù)

世界首座自動(dòng)化運(yùn)行集裝箱碼頭為荷蘭鹿特丹港ECT碼頭，于1993年正式建成并投產(chǎn)。此后的幾年中，香港、新加坡、德國(guó)以及日本等都展開了集裝箱自動(dòng)化運(yùn)行建設(shè)。2006年，我國(guó)上海、香港密切合作，在高橋二期碼頭打造出第一個(gè)集裝箱自動(dòng)化堆場(chǎng)，在綜合應(yīng)用圖像、激光測(cè)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化對(duì)箱、落箱港口的操作。

2.2散貨裝備自動(dòng)化掃描和控制技術(shù)

在散貨裝卸操作中，實(shí)時(shí)性的監(jiān)視作業(yè)料堆高度、堆型是十分必要的，同時(shí)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精確計(jì)算之后可為港口后續(xù)操作提供重要數(shù)據(jù)支持。在港口裝卸操作中人們獲取的數(shù)據(jù)信息有的是用肉眼觀測(cè)的，有的則需應(yīng)用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。為了確保數(shù)據(jù)信息的測(cè)量和獲取不過多的受外界環(huán)境的干擾，可以將料堆輪廓自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到港口散貨裝卸作業(yè)操作中，利用激光測(cè)距原理，在港口斗輪堆取料機(jī)中安排定位系統(tǒng)，完成對(duì)目標(biāo)作業(yè)的檢測(cè)。第一，抓斗卸船自動(dòng)化掃描控制。在TPS的內(nèi)部往往具備兩個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡，在偏轉(zhuǎn)鏡的作用下能夠?qū)l(fā)射的激光有效反射回來，反射回來的激光會(huì)被激光接收器接收。之后通過精密性儀器的測(cè)量能夠計(jì)算出發(fā)射光、反射光之間的時(shí)間差，進(jìn)而精準(zhǔn)計(jì)算出物體和激光器之間的距離。在偏轉(zhuǎn)鏡的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的連續(xù)掃描，了解目標(biāo)物的三維位置數(shù)據(jù)信息。第二，斗輪堆取自動(dòng)化掃描控制。該技術(shù)同卸船機(jī)相同，在實(shí)際使用的過程中，掃描都需要借助TPS。實(shí)際展開掃描操作時(shí)，堆取料機(jī)運(yùn)行中心可以接收到來自TPS的數(shù)據(jù)，將TPS安裝位置信息與堆取料機(jī)PLC相關(guān)位置信息進(jìn)行結(jié)合，在對(duì)立體化表面還原算法進(jìn)行應(yīng)用的過程中，可以有效獲取料堆位置和立體形狀等信息。針對(duì)本地工作來講，其運(yùn)行中可以有效的處理各種數(shù)據(jù)，同時(shí)需要在中央控制室服務(wù)器中對(duì)其進(jìn)行傳遞和保存，在這一過程中，還需要將數(shù)據(jù)庫信息與控制室內(nèi)部的遠(yuǎn)程終端進(jìn)行結(jié)合，充分展示立體化料堆圖形。

2.3集裝箱設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)

對(duì)于外高橋集裝箱碼頭發(fā)展來講，基本打造了自動(dòng)化裝卸作業(yè)和操作控制系統(tǒng)，可對(duì)內(nèi)外集卡、作業(yè)箱分別自動(dòng)定位操作和自動(dòng)化裝卸。

3港口自動(dòng)定位技術(shù)

通過港口無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的應(yīng)用打造實(shí)時(shí)性綜合自動(dòng)定位監(jiān)控管理系統(tǒng)，可提升港口系統(tǒng)工作效率，節(jié)省不必要的勞動(dòng)力資源。港口集裝箱碼頭自動(dòng)化發(fā)展的前提是確定集裝箱位置和各類裝卸運(yùn)輸設(shè)備的位置，在港口管理發(fā)展中減少設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)的成本費(fèi)用，減少錯(cuò)誤集裝箱的出現(xiàn)。在科技發(fā)展支持下，港口可以打造定位和糾偏系統(tǒng)，在綜合