江河码头的自动装船系统应用_张弛.pdf

Application 创新应用148 电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月船机是散货码头较为常见的，装船时使用的大型散货机械。2 自动装船工艺的关键技术散货码头的自动装船工艺，就是在传统的连续装船工艺基础上，通过添加部分硬件，及技术和工艺架构创新，去除人工干预的因素，实现装船流程和设备运行的自动化、安全化进行。自动装船工艺改进方向。（1）装船机自动化改造。装船机自动化运行改造,要在保留装船机现有操作模式的基础上,增加可以进行自动化作业模式的相关硬件、软件。从而使得装船机可以进行自动化装船作业，使装船机通过扫描系统和软件，自动根据船舶情况、货垛形状和作业计划进行自动化作业，优化装船效率和船舶配载。其重点在于:要根据物料形状和物料种类,实施进行物料动态修正，更新,保证船、货顺利装载。生产组织自动化管理。生产组织自动化管理，即作业自动化管理,它将完成作业区域内全部设备和堆场的使用和调配,即完成作业计划的生成。该系统将完成整个装船过程的作业规则数字化,并通过人工智能实现该规则的自动使用和实现。该系统将涵盖船舶、堆场、货物及设备等全部生产作业信息的融合和交互;再配合作业模式的识别,合理、高效分配设备资源和场地资源,提高码头整体装卸工0 引言目前随着自动化技术的不断发展，许多码头都已经在尝试改变原有的手动操作，转而进行自动化、无人化、智能化的方向进行装卸作业。为了改变现有的状况，通过对港口的信息化、自动化、智能化新技术的研究，改变现有的装船工艺，创立自动化的装船工艺；通过对新工艺的研究和应用，降低人工操作的难度和强度，提高装船作业效率，增强机械安全性及可靠性，从而适应不断增长的海运运输量。1 研究背景目前的装船现状。在港口散货码头的装卸领域，主要依靠的是地面皮带进行散状物料的运输，通过一条条的地面皮带线和对应的转运楼，将船舶上的物料转卸与各料场；对于装船机进行装船作业，一般有两种形式对船舶进行装船作业，（1）通过堆取料机，将散货堆场的物料进行取料作业，将所取物料通过皮带线的传输、运转，进而到装船机，进行装船作业；（2）由卸船机直接转水，进行装船作业，达到即卸即装的作业效果。目前这两种装船作业方式，都需要依靠操作人员用手动控制卸船机、堆取料机和装船机，来完成装船作业；装船机在进行装船作业时，要准确地控制好船的平衡，操作难度较大，装船工艺也较为复杂，并且装作者简介：张弛，江苏国信靖江发电有限公司；研究方向：自动控制技术。收稿日期：2022-08-12；修回日期：2023-05-14。摘要：阐述装船机自动运行的实现，自动装船工艺设备的组成，包括前端作业机械自动化、后台生产组织自动化系统，前端的装船机根据作业信息，自动进行船舶扫描检测、自动落料以、作业过程全监控。关键词：控制技术，自动装船工艺，自动化系统，作业过程监控。中图分类号：TP273文章编号：1000-0755(2023)05-0148-02文献引用格式：张弛，树维扬.江河码头的自动装船系统应用J.电子技术,2023,52(05):148-149.江河码头的自动装船系统应用张弛，树维扬（江苏国信靖江发电有限公司，江苏 214513）Abstract This paper describes the realization of the automatic operation of the ship loader,the composition of the automatic shipment process equipment,including the front-end operation machinery automation,the background production organization automation system.The front-end ship loader automatically carries out ship scanning detection,automatic blanking and full monitoring of the operation process according to the operation information.Index Terms control technology,automatic shipment process,automatic system,operation process monitoring.Application of Automatic Shipping System in River WharfZHANG Chi,SHU Weiyang(Jiangsu Guoxin Jingjiang Power Generation Co.,Ltd.,Jiangsu 214513,China.)Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 149艺水平。中央控制系统自动化改造。中央控制系统要在现有功能的基础上进行升级,增设装船系统设备作业流程自动化选择功能，即根据作业计划的要求,自动完成相关设备作业流程的选择和调整。3 装船机自动运行的实现装船机自动运行的实现是散货码头自动装船工艺设备自动运行的重要组成,即前端作业机械自动化。后台生产组织自动化系统依据码头作业情况,给出最佳的作业时间、泊位、设配置以及装船顺序等信息,前端的装船机根据作业信息，自动进行船舶扫描检测、自动落料以及作业过程全监控。装船机自动运行,主要通过安装于装船机前臂架处的两台、激光扫描仪进行目标的截面外轮廓扫描。同时通过在激光扫描仪上安装云台,带动激光扫描仪进行多个角度多个维度的扫描,将截面外轮廓扫描转变为三维轮廓扫描。通过后台嵌入式系统进行图像识别处理,完成对船舱位置、船舱尺寸、船倾、落料形状以及碰撞检测等的识别工作。通过通讯总线的方式,将识别后的数据送人主控PLC中，PLC根据数据和装船工艺要求的数字化模型进行自动化作业。其核心环节包括：（1）装船工艺的数字化控制,包括：装船单舱落料规则和顺序控制、后方设备（取料机、带式输送机）的协同作业规则控制及特殊作业模式的有效识别和控制等。（2）扫描识别系统准确度控制,包括:船舶整体船型识别、寻舱和单舱容积扫描及落料情况实时扫描等。本次改造通过硬件及软件的加装，实现对装船机船舶的精确扫描，本港口装船作业基本可以分为1万t、2万t、4万t等几种船型，通过对装船机伸缩部位加装扫描系统及料位检测装置，我港实现了对船舶位置信息、倾斜角度、物料高度的识别检测。装船机扫描系统硬件组成为前臂架的两台激光扫描雷达，激光雷达通过独立的云台可以实现扫描角度的调整，进行船舱多个角度的扫描，并将扫描数据通过TCP/IP传输给位于电气房的工控机的扫描软件，软件对扫描数据进行分析，通过船舱四边高度计算船舶倾斜角，结合船舱内部物料信息，计算最佳落料点，保持船舶平衡。扫描软件计算后的记过，送入主控PLC，PLC比较装船机当前大车机构、回转机构、俯仰机构的位置信息、角度信息与目标位置的位置信息、角度信息，计算相关差值，产生相关动作信号发送给变频器，通过变频器控制装船机各机构到达指定位置，进行装船作业。在装船作业过程中，由于天气变化、潮汐涨落、船舱内部物料重量变化等因素影响，船舶的位置会持续发生变化，实时的船舶物料扫描系统，可以记录实时船舶数据，确保装船机自动化可以在可控的变化范围内进行，当由于外界因素导致船舶位置信息突变的情况，扫描软件针对前后扫描结果，可以及时对突变情况进行识别，并将其发送给PLC，PLC针对其产生对应的故障信息，产生报警信号。在实际装船作业过程中，需要实时掌握当前船舱内部物料信息及相邻船舱内部物料信息，通过扫描软件与料位雷达的双重校验，确定船舶每个落料点的物料高度，同时，结合装船机尾车部分安装的8阵列皮带秤，计算当前落料点物料重量，与其他落料点进行对比；当扫描软件认为需要进行换舱作业时，对PLC发送换舱请求，由操作员对该指令进行处理。扫描软件与数据库通过TCP/IP协议相连，将实时记录的船舶数据信息、潮汐信息等写入数据库，并生成扫描图像的PCD文件，便于后续操作人员对某一时段装船作业的查看及检验。另外，船舶的实时扫描图像通过扫描软件，加以不同高度的颜色渲染效果，生成三维的扫描图像，结合安装在前臂架的摄像系统，形成视觉与激光双重图像，便于操作人员远程操作时了解装船信息。自动装船工艺。（1）工艺一：如图1所示，此工艺首先按照由船尾至船头的方向，对每个舱的中心进行装料，中心装料的大车移动间距约为12m。当每个舱的中心装料完成后，将一个舱一个舱的进行装料。其间，回转不动作，主要通过大车机构和悬臂伸缩机构进行动作，每当高度到达后，大车将移动约1m。其轨迹图如图1所示,装船期间中途不断料，由当前舱的中心向下一个舱移动，进行换仓。（2）工艺二：如图2所示，此工艺首先按照由船尾至船头的方向，对每个舱的中心进行装料，中心装料的大车移动间距约为12m。当每个舱的中心装料完成后，以“”的方式来对船舱进行装料，其具体轨迹流程如下图所示，其中每次大车移动的距离约为1m。4 结语通过上述环节的实现,装船机将在确保人身安全，船舶、装卸机械及码头设施不受损坏，以及货物数量正确和完整无损的条件下，自动完成船。舶装卸作业,并充分发挥装船机的应有的作业能力,装船机作业中的进舱、装舱、换舱及平舱过程:将全部自动完成。参考文献1 冯敏,马德旺.PLC技术在自动装船设备控制中的应用J.船舶物资与市场,2019(11):65-66.图1 工艺一 图2 工艺二