自动化新技术在港口的应用研究

　　摘要：在当代科学技术飞速发展和自动化技术水平不断提高的今天,如何结合国情、港情,明确自动化的内涵,从而更好地应用这些先进技术,为建设现代化港口服务,才是我们追求的目标，自动化技术在港口的应用,是建设现代化港口的重要内容,也是衡量港口科技进步和现代化水平的重要标志。
　　关键词：控制系统;驱动装置;自动化技术;计算机技术;功率因数;自动控制;港口;管理系统;
　　前言
　　自动化可以认为是自动化科学和自动化技术及其应用的泛称，包含着十分丰富的基础理论与广泛的应用技术，而且在不同的技术年代，具有不同的内涵。早在上个世纪60年代，在古典控制理论的基础上形成的开环控制与闭环控制，连续控制与断续控制，有触点控制与无触点控制，模拟检侧与传感技术，乃至逻辑顺序控制和原始的随机控制等等，都能完成速度的自动调节，实现很多复杂的运动控制和逻辑转换，完成多种保护等等，都属于自动化技术。随着科学技术的飞速发展，自动化科学技术的理论基础，也在不断发展。在古典自动控制理论基础上产生了现代控制理论和智能控制理论，在系统论基础上又进一步扩展成了系统工程理论;同样，信息论发展成为现代信息化理论等等，进而在这些理论基础上形成的新技术，在港口，新型的调速设备，完美的控制装置，高效的调度管理系统，数字化的通信设施，高超的检测与远程监控技术，卫星定位跟踪及防摇技术等等，为港口数据交换、生产信息传输提供了高效、可靠、方便、快捷的生产、营运、管理模式，这就是构成了当今的港口自动化。
　　
　　一、港口信息自动化
　　1、新型控制装置
　　可编程序控制器(PLC)是为了改进继电器控制性能，增强可靠性，提高控制工艺灵活性和便于维修而产生发展起来的。从上世纪60年末期美国研制第一台PLC，成为继电器简单的替代物起，经过很短时间，当出现微处理器以后，现代的PLC不仅能实现对开关量的逻辑控制，还具有数字运算，数据处理，运动控制，模拟量PID控制，通信联网等功能，现在已在港口迅速得到推广应用。现代的PLC利用很强的数字计算功能和数据管理功能，建立数据库，用于数据共享和数据处理;还可与其他PLC或上位监控计算机连接，构成分布式作业过程综台控制管理系统。PLC集成度高，可靠性好，结构灵活，操作系统固化在硬件上，避免了复杂的操作过程，克服了计算机脆弱易损的缺陷。
　　2、网络与通信
　　在散货码头，一般有集中控制系统和分布式控制系统之分，集中式控制系统是指系统只有一个控制主机，外部vo通过本地或远程的方式与主机相连，由主机完成整个系统的逻辑运算与数据处理。分布式系统是指控制系统有多台主机，各主机分别负责一部分设备的控制，主机间通过网络通信，来传递必要的信息与数据。两种方式各有所长。输送系统中各部分的划分比较清晰、逻辑流程相对独立，或有一些特定情况的，一般采用分布式系统。不论何种方式，对控制网络而言.必须考虑其传输速度，传抽介质(如双纹线、同轴、光缆、无线)，传输距离和网络节点数量等。PLC控制网络的技术要求与特点是高时效性，容错能力强，可靠性与安全性好，网络协议简单实用，效率高等等。根据通信网络的应用领域和主要功能，主要可以分为控制管理级网络，控制级网络，现场设备级网络(如现场总线)和远程vo。
　　工控级管理网络主要满足港口的管理需求，高速提供实时和大容量的数据交换，与港口各管理部门互连，为公司MIS（管理信息系统)提供基础数据，依据上层决策实施控制系统的优化。控制级网络是指用于完成自动化任务的网络系统。它的网络节点主要有工作站控制网络服务器，PLC以及其他一些能够连人网络的现场控制设备。主要用于生产设备的控制，和对生产过程的状态监测、监视与控制，要求具备实时性、安全性、可靠性，其数据传输量一般较少。现场设备级网络实现PLC与现场设备的互连，现场总线是该层网络的代表，并且是当前控制系统的发展趋势。现场总线是将安装在生产过程现场的智能自动化仪表、装置，与设置在控制室内的仪表、控制设备连接起来的一种全数字化、串行、双向多站的通信网络。远程vo是较早推出的通信技术，它向高速率、高可靠性的方向发展，同时也向分布式vo方向发展。
　　3、实时监控与实时在线管理
　　在自动控制系统中的实时监控系统，要对作业控制设备起着承上启下的作用，下层与控制设备相连，传递操作人员的指令，并获取现场设备的状态;上层与管理层相连，提供数据库的基础数据和上层感兴趣的各种信息数据。它的主要任务就是操作控制设备，查看作业现场的实时数据及流程画面，自动浏览和打印各种实时或历史的生产报表，及时处理各种报警，对生产过程参数、状态进行必要的干预，向管理部门提供实时数据等等。
　　监控系统由硬件与软件两部分组成。硬件一般是一台或多台个人计算机，并安装有与控制设备(如PLC)和上层计算机通信的通信卡，与管理系统的通信，一般采用以太网。软件一般采用监控组态软件，可以方便、快速地生成应用系统完成监控要求。组态软件的组件主要包括图形界面系统;控制功能组件;实时数据库系统;通信及第三方程序接口组件。
　　实时在线管理系统是连接自动控制系统和信息管理系统的桥梁，它为实时作业管理过程提供动态的作业现场数据和现场作业状态，为操作人员提供安全、准确作业的条件和保证。实时在线管理系统的核心就是进行信息采集和报警服务，其中包括流程数据采集，即让操作管理人员，在中央控制室能了解作业现场的所有情况，如流程起止时间、作业状态、作业设定量、作业完成量、剩余量等等。还有计量数据信息，它是通道接口与数据源相连接并通过软件从数据源中实时提取数据，再经过统计分析获取新的动态作业数据。此外，设备数据信息是通过工业现场总线以及以太网络与PLC和机械设备相连，从而获得所有设备作业状态的数据。
　　
　　二、港口电力系统自动化
　　现代港口电力系统自动化的主要标志是计算机参与电力系统的控制与管理。系统内的计算机采用分布式结构和网络总线连接;将系统的保护、数据采集、控制环节的CPU群构成一个整体，实现各种功能。如微机保护代替了电磁式保护，监控装置综合了仪表屏，操作屏，模拟屏和中央信号系统。变电所计算机管理，具备在线自诊断功能和专家系统，不仅能监测供电系统的一次设备，还能实现在线自检，用不同的模块化软件实现机电式二次设备的各种功能，用计算机局部网络通信替代大量信号电缆的连接，通过人机接口设备实现电力系统的管理、监视、测量、控制及打印记录等所有功能。
　　三、港口综合自动化
　　信息技术、自动化技术和计算机技术等新技术在港口的广泛应用，为港口带来了现代化的设施和管理，也为港口带来的高效益和大发展。散货的装卸与输送控制，是典型的过程控制。是由过程控制仪表和继电器、接触器控制发展起来的，并引人了控制室集中操作的概念。上世纪60年代中期到70年代末，产生了计算机的集散式控制。这种控制方式在港口的应用还要滞后一个阶段。集散控制又称分布式控制，即DCS控制。这种控制更适合控制对象分布在较大范围，采集的信号以模拟量居多，分散调节计算较多的场合，港口散货装卸运输正好适合这种控制特点。
　　
　　四、结论
　　信息化、自动化技术在港口的应用，是建设现代化港口的重要内容，也是衡量港口科技进步和现代化水平的重要标志。然而，在当代科学技术飞速发展和自动化技术水平不断提高的今天，如何结合国情、港情，明确自动化的内涵，从而更好地应用这些先进技术，为建设现代化港口服务，才是我们追求的目标。

《自动化新技术在港口的应用研究》

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