高文军
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摘要：实现港口自动化是我国港口的发展方向，不仅要将PLC技术应用于港口机械电气自动化技术中，还要利用更多的先进技术使港口机械运作更加安全、智能和高效。在网络技术飞速发展的今天，有必要充分利用信息技术、定位技术、传感技术等，应用到我国港口机械自动化技术中。
关键词：港口机械；电气自动化；技术与控制
1 港口机械电气自动化发展的现状
随着经济发展和技术进步，各种技术先进的设备设施也开始应用到我们的工业领域，这促进了我国港口业的发展，电气自动化技术在我国港口工业生产中逐渐应用及提升，这大大提高了生产效率，但在应用过程中也出现了一系列问题，我国目前的自动化技术水平与发达国家还有较大差距，技术水平发展还比较缓慢，虽然大多数港口已经开始使用机电自动化技术，但计算机控制水平较低，机械设备关键部件的性能仍有很大的提高空间，缺乏实用性和可靠性。在自动化码头的建设、运营方面，我国与国外各先进港口齐头并进，处于大胆探索及快速发展中。总体而言，我国港口的机械自动化仍有较大的提升空间。
2 PLC电气自动化技术与控制
2.1 PLC在港口门座式起重机中的应用
将PLC技术应用于港口门座式起重机中，有利于港口起重机在频繁作业中的稳定运行。在实际操作中，机械司机操作主令控制器时，主令编码器的位置信号通过PLC输入模块传入CPU进行计算，同时PLC输入模块收集各机构电路的开关状态，各机构保护系统如超载、超速、超温等的运行状态，以及位置信号、变频器的工作状态等，经过CPU内部程序的计算及逻辑控制，通过PLC输出模块发出控制信号，来推动小型继电器以及控制各机构变频器的运行，从而达到安全、稳定控制设备的目的。
2.2 PLC在港口胶带输送机中的应用
在港口胶带输送机的电气自动化系统中，PLC控制系统已普遍应用，集散控制结构是其典型结构，在本系统中，现场控制装置、现场检测设备和控制站是现场控制系统的三个主要内容，现场监控画面、操作员装置、监控中心和服务器装置等多个部分组成一台运输机械的控制系统。集中控制系统通常需要在中央控制室进行集中控制，并且可以基于TCP/IP协议在控制终端和集中控制器之间实现，这个过程主要依赖以太网来完成。为了实现有效的数据交互过程，如果设备处于特定的工作状态，则必须在数据通信和中继器接口处的集中式控制器之间添加交换机来构建结果。
2.3 PLC在港口集装箱桥式起重机中的应用
集装箱桥式起重机与门座式起重机相比，虽然控制系统基本组成类似，但其系统保护更为复杂，具有更多的分站，信号传输距离也更长，相应速度要求更高。在集装箱桥式起重机自动化系统中，充分利用PLC技术，可以更有效地解释设备系统故障、司机操作故障等。维护工程师可以根据系统的显示数据立即发现并消除装卸作业过程中所产生的系统故障，对提高系统和设备的运行稳定性具有重要意义。PLC可以有效地保存故障历史信息和与驱动器相关的信息，收集起重机的着箱次数、开闭锁次数、接触器动作次数、各机构动作时间等数据，为维保人员提供定期保养的参考，有效保障设备长期稳定运行。在充分应用CCMS的背景下，可以构建人机友好界面，第一时间掌握系统的实际运行情况，在直接连接的背景下，实现PLC与系统远程站之间共享数据，而光缆转换器则有可能形成高水平的透明、准确的系统网络数据，控制系统的精度和灵活性大大提高，为操作者的精准高效操作奠定了良好的基础。
3 港口机械电气自动化中PLC的接线和调试工作
3.1 PLC电气控制的接线规范
PLC系统的图纸通常分为两部分：柜内图纸和柜外图纸，柜内图纸为内部接线图，柜外图纸包括电气柜周围的所有接线图。
首先，在进行电路布置时，应注意图纸的设计是合理的，并确保各部分线路按图纸要求连接，本程序的要点是防止电源电路发生短路，以及防止强电和弱电混用，这样模块就不会因接线错误而损坏，也不会造成信号干扰；其次，要在上电检测之前，对照图纸进行核查，防止主回路跟二次回路混接而导致电压过高或过低，一旦发生此类情况，将可能造成控制系统元器件损坏，导致严重安全问题。
3.2 PLC电气控制的调试工作
首先确认机器装配是否牢固，并做好相关防护工作，确保调试过程中不发生事故，检验结束后，对机械设备进行手动试验，特别注意是特殊的负载，特殊的负载调整工作必须由专业人员完成，在调试过程中要防止危险的发生。为了便于测试，一般优先采用手动模式，手动模式可以根据人的意愿分为不同的测试部分，各机构将在正常工作状态下快速停止运行，以测试设备的安全性能。接下来，自动调谐是整个流程中最重要的部分，各机构运行必须进行单独测试，通过后再进行联调，在联调过程中保持工作的循环性，允许连续工作以测试运行的可靠性。通常，在调试完PLC系统逻辑控制的基础上，接着调整PLC的可扩展性，如PID控制，一般通过变频器控制电机的自运行来获取基本的运行参数。一旦在调试过程中发现故障，控制面板将发出警报声，PLC将自行停止所有机构动作，切断电源，以避免故障造成设备损坏，这时，工作人员检查故障，分析故障原因，解决问题。整个调试工作完成后，必须进入试生产阶段，配合生产进行特殊调整，确保生产安全。
4 港口装卸自动化技术与控制
4.1集装箱装卸自动化技术
世界上第一个自动化集装箱码头于1993年在荷兰鹿特丹港ECT码头正式建造和生产，接下来的几年，香港，新加坡，德国，我国等开始集装箱的自动化码头建设尝试。1997年新加坡PSA码头将远程遥控技术应用于高架电动场桥，其优点是重量较小，能够实现精确定位,实现了半自动化作业。1999年香港HIT码头将这项技术应用于轨道式龙门吊，成为我国率先实现半自动化操作的码头。从2014年的厦门远海码头的投产到青岛港前湾港四期和上海的洋山深水港四期的成功运营，我国在全自动化码头发展上，实现了“从无到有，从弱到强”的跳跃式发展。2018年，天津港投资3.15亿元对集装箱码头进行的自动化升级改造；2019年11月，集合了全球首创氢动力自动化轨道吊、全球首创5G+自动化技术等6项顶尖“黑科技”的山东港口青岛港全自动化码头二期投产运营。经过二十多年的发展，我国已拥有了世界领先水平的全自动化集装箱码头。
4.2 散货装卸自动扫描与控制技术
实时监测堆型分布、堆高最大值和堆高最小值是散装货物装载工作的重要内容,这样可以科学合理地确定后续操作的工作参数。以前的数据是通过测量和人为观察获得的，有些数据是使用相机等工具获得的。在此基础上形成的数据明显缺乏准确性，易受人类情感、时间、气候等客观因素的影响，由于人为失误，数据出现较大误差,在实际操作中，容易造成堆场地面破坏、船体破损、船舶下沉等严重事故。为解决上述问题，利用三维激光扫描技术、仿真处理技术、高精度定位技术、PLC控制技术、计算机软件等,绘制实时的散货堆场地图系统，生成料堆的高度轮廓信息,为自动化操作提供准确的基础数据，结合3D数字化码头生产管控系统,建立设备联锁控制模型，从而实现干散货装卸的自动化精准控制。
5 结语
如上所述，港口机械电气自动化技术的普及给港口生产带来了不断的机遇和挑战，虽然港口机械电气自动化技术在港口生产中的应用越来越普遍，但随着经济的发展和生产规模的扩大，许多问题已经显现出来。起重机是港口工业生产中的重要机械设备，起重机电气自动化技术的研究具有十分重大的意义。
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