可编程控制技术在港口自动化电气系统中的应用研究
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可编程控制技术在港口自动化电气系统中的应用研究
作者：詹建超
来源：《科技创新与应用》2014年第17期
摘要：可编程控制技术利用可编程控制器来实现通用工业自动化控制，对改造传统工业控制技术，提升工业自动化水平有重要实践意义。
港口运行中涉及大量电气系统，利用可编程控制技术对港口电气系统进行改进，能有力的提升港口电气系统自动化水平。
文章以港口电器系统为例，分析了可编程控制技术在港口自动化电气系统中的应用策略，对港口电气系统自动化实践有一定指导意义。
关键词：PLC；可编程控制技术；港口自动化；电气系统自动化
1 引言
可编程控制技术是利用可编程控制器来实现对通用工业自动化控制的技术，其核心是可编程控制器，可编程控制器最初在上世纪六十年代于美国出现，被用于取代传统的继电器实现逻辑判断、计时、计数的顺序控制功能，充分结合了计算机与继电器控制系统的优点。
应用可编程控制器，用户只需改变程序即可以改变生产工艺，实现生产工艺的自动化，能有效的克服传统继电器接线复杂、可靠性低、功耗高、灵活性差等缺点，而在使用中并不需要了解专门的计算机编程语言，仅采用一套简单的指令即可以继电器梯形图进行设计、调试与查错，使用极为简便快捷。
其于这可编程控制技术的这些优点，在近年来可编程控制技术被广泛应用于各个生产领域，改变了传统自动化技术的不足，对实现新型工业自动化具有重大现实意义。
港口生产过程中涉及大量电气系统，包括如起重、传输、固定、除尘、消防等系统，应用可编程控制技术能有效减轻港口生产劳动强度，提高生产效率，提升运营安全水平。
文章就可编程控制技术在港口自动化电气系统中的应用进行浅要的探讨。
2 可编程技术的基本工作原理和程序编制
2.1 可编程技术的基本工作原理
可编程技术的核心为可编程控制器，可编程控制器实际相当于一部微型计算机，虽然可编程控制器类型繁多但其结构和基本工作原理相当，主要由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展接口以及外部设备接口几部分组成。
在可编程控制器工作过程中，采用“顺序扫描，不断循环”的方式，运行时根据用户编制好的程序按地址号周期性循环扫描，并不断对输入信号进行采样和对输出状态进行刷新，每个扫描周期经输入采样、程序执行、输出刷新三个步骤。
输入采样阶段读入输入数据或输入端子的通断状态信息，程序执行阶段对程序进行顺序扫描并
经相应运算处理获取结果，再将输出信息输出到输出锁存器通过继电器、晶体管、晶闸管等实现对相应设备的驱动。
2.2 可编程控制技术程序编制
可编程控制技术需要根据控制要求编制软件程序，编程主要利用各类编程元件提供的动合和动断触点进行，包括如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、特殊功能继电器等。
可编程控制器内部的这些编程元件同传统继电器相当，也有类似线圈和触点等功能，但只是以存储单元的逻辑状态来实现，而非硬件继电器。
可编程控制器生产厂家会为可编程控制器提供程序编制语言，以此来描述控制要求以满足用户控制需要，通常采用梯形图语言和指令语句表语言来实现。
梯形图语言利用类似于继电器动合、动断触点、串并联等关系的图形语言进程编程，这种编程语言直观易懂便于操作。
指令语句表编程则用指令助记符来编制控制程序，类似于计算机汇编语言，比梯形图编程稍显复杂。
3 可编程控制技术在港口自动化电气系统中的应用
3.1 可编程控制技术在港口门机中的应用
在港口运营中，门式起重机是重要的装卸机具，门式起重机包括主勾、副钩、行走大车、小车几个动作部件，完成行走、变幅、旋转、起升等动作进行装卸工作，其结构较为简单，仅用单一的中型可编程控制器即可实现自动化控制。
各动作部件通常利用三相交流异步电机驱动，此外还包括变压器、开关、接触器等设备，由于门机工作随机性较大，同时工作环境恶劣，因此需要在自动化电气系统中加入众多保护功能、故障诊断功能、报警功能等，同时还需要完成各种启动动作的控制。
如主钩的动作包括上升运转和下降运转，其中下降运转包括电动、反接制动、再生制动等状态，可以利用可编程控制器与操作手柄主令控制器、电机综合保护器、输出中间继电器、报警装置等相接，利用可编程控制技术实现整个门机的集中控制。
为防止出操作人员错误操作造成危险，可以运用可编程控制器内部保护继电器为所有的限为保护设置闭锁运行机制，当达到限位点后操作自动中断，既便重新送电在不复位时也无法继续原向运行，同时还可以设置自动复位、过流、过载、缺相等保护策略。
3.2 可编程控制技术在港口胶带动输系统中的应用
在港口胶带运输系统中，可以利用可编程控制技术来实现整个胶带运输系统的集中监视控制，并实现系统的综合保护。
如利用可编程控制器将集控系统、调度电话系统、视频监控系统等结合起来，构建起一个完整的集控网络，实现对整个港口胶带运输系统的遥测、遥信和遥控，有效的提高整个胶带运输系统的安全性、可靠性和工作效率，能极大的减少现场操作人员数量，降低设备故障处理时间。
在港口胶带运输系统自动化控制体系中，可分为现场控制和集中控制两部分，利用可编程控制器构建分布式控制系统，现场控制包括控制站、现场控制设备、现场检测设备，集中控制包括监控中心、操作员、工程师、服务器等，现场控制与集中控制利用有线或无线网络进行数据通信，利用各类传感器、控制器实现场场操作与数据采集任
务。
利用可编程控制器构建港口胶带运输系统自动化控制体系，集控中心可以通过网络实现现场生产的监控管理，及时采集、处理胶带运输过程的各项数据，能有效确保人员和设备安全，而操作人员仅需在集控中心即可完成胶带运输机的监视与控制工作。
3.3 可编程控制技术在港口消防除尘系统中的应用
在港口生产过程中，往往会产生大量扬尘，不仅造成巨大的环境污染，还会影响港口生产的正常进行。
此外，港口存在大量电气系统和大量货物，既便设置大量人员也不可能全方位监视现场消防状态，极容易滋生消防隐患。
在传统的港口除尘中，通常采用人工喷枪洒水除尘的方法，能有效防止扬尘污染，但需要投入大量人力。
利用可编程控制技术构建港口除尘自动化系统，将现场电控箱与集控中心除尘监控主机相连，通过现场监视器、传感器采集港口生产现场扬尘状态数据，同时还可以采集现场消防数据，并利用传感器监控泵房设备工作状态，包括水泵工作状态、水压、流量、水位等数据。
通过消防数据、扬尘数据、泵房数据等的采集，及时获取扬尘、消防、泵房等方面的信息，并利用喷酒系统、报警系统、控制系统等，实现扬尘消除、异常报警、自动灭火等动作，能有效提高消防除尘工作效率，确保港口环境和生产安全。
参考文献
[1]王立霞.PLC可编程控制技术在矿井运输系统中的应用[J].科技创新与应用，2013（11）.
[2]谢伟红.可编程控制技术在电力负荷管理系统中的应用研究[J].电力信息化，2009（05）.。
