-(2-16)式可知轉(zhuǎn)動所需轉(zhuǎn)矩小于電機總轉(zhuǎn)矩，可作為選擇電機時的重要參數(shù)。（3）電機選擇根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機扭矩需求計算，選用YZP2-280S-8MC旋轉(zhuǎn)變頻電機，其額定轉(zhuǎn)矩為575Nm，兩臺額定轉(zhuǎn)矩之和大于門機旋轉(zhuǎn)所需要的轉(zhuǎn)動力矩，所選電機滿足要求，當(dāng)一臺旋轉(zhuǎn)電機或減速箱存在損壞的情況下，因所需總轉(zhuǎn)矩為576.8Nm，轉(zhuǎn)動力矩過載率為：100.3%，短時內(nèi)可滿足暫用一臺旋轉(zhuǎn)電機帶動門機旋轉(zhuǎn)，從而可將旋轉(zhuǎn)故障門機旋轉(zhuǎn)至安全位置確保設(shè)備開展維修作業(yè)安全性。2.1.4行走電機選型原行走機構(gòu)采用8臺行走三合一電機驅(qū)動，因原有設(shè)備配備的行走電機型號為：SEW廠家所生產(chǎn)的KA97TDM160M4/BM/HF/C/OS2，其本身所配備的行走電機為變頻電機，因此行走機構(gòu)不必再次進(jìn)行電機選型。其功率為11kW，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。2.1.5電機選型總結(jié)經(jīng)過數(shù)據(jù)計算和分析之后，完成四個機構(gòu)電機選型，并總結(jié)如下表2-5。表2-5各機構(gòu)電機選型匯總機構(gòu)型號功率起升電機YZP2-355M2-8MC2*200kW變幅電機YZP2-280S-8MC1*45kW旋轉(zhuǎn)電機YZP2-280S-8MC2*45kW行走電機KA97TDM160M4/BM/HF/C/OS28*11kW2.2變頻器選型傳統(tǒng)起重機控制方式采用的是繼電器控制方式，這種方式存在非常高的故障率[6]。在所有的交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速技術(shù)是一種非常高效的技術(shù)，它的外部控制線路簡單，運行可靠性高，保護(hù)監(jiān)測功能完善，維護(hù)工作量小，與傳統(tǒng)的交流調(diào)速系統(tǒng)相比，在許多方面都有明顯的優(yōu)勢[7]。對于起重機來說，變頻器的選擇非常關(guān)鍵，其與起重機運行效率之間有密切的聯(lián)系[8]。根據(jù)參考文獻(xiàn)和國內(nèi)外的使用經(jīng)驗，以及ABB變頻器在港口起重機械界的普遍應(yīng)用，本文選用ABB公司的ACS880型變頻器（見圖2-2）。ACS880變頻器可提供精確的速度和轉(zhuǎn)矩控制[9,10]。ACS880變頻器的功率為0.55~250kW,覆蓋面非常廣。ACS880是模塊化的，可以根據(jù)需要單獨配置功率單元、控制單元等，選擇不同的規(guī)格的電機和不同的場景使用不同的硬件配置來滿足需求。而且具備多種的控制方式，包括DTC（直接轉(zhuǎn)矩控制）功能，能夠精確地控制電機的轉(zhuǎn)矩和速度，在額定轉(zhuǎn)速和非額定轉(zhuǎn)速條件下都能很好地跟蹤給定的速度，做到快速的動態(tài)響應(yīng)；在全功率范圍內(nèi)都能很好地工作，可滿足低速及高速的需要，并且內(nèi)部自帶多種保護(hù)措施，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對使用ACS880實現(xiàn)港口門機電機控制時的優(yōu)點如下：一是精確控制特性保證了吊裝工作的平穩(wěn)，在起升或者下降過程中有較好的快速響應(yīng)轉(zhuǎn)矩的能力，不會使貨物晃動。二是門機的工作環(huán)境很復(fù)雜，其具備高防護(hù)等級及可靠性，可以適應(yīng)海邊高鹽霧、高濕等惡劣的工作條件，有利于減少故障率。三是模塊化的設(shè)計方式方便了維護(hù)和修理，減少了港口的停機時間。四是節(jié)約能源。圖2-2ABB公司ACS880型號變頻器2.3PLC選型根據(jù)被控對象的I/O點數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，本文選用Siemens公司的S7-1200型模塊式PLC，CPU為S7-1214AC/DC/RLY（見圖2-3）。西門子的S7-1200系列PLC是一款緊湊型、模塊化的可編程邏輯控制器。其依據(jù)模塊化的設(shè)計理念來構(gòu)建產(chǎn)品，能夠適應(yīng)各種類型的工藝性應(yīng)用場合，并根據(jù)用戶的需要對設(shè)備控制的復(fù)雜程度進(jìn)行有效的選擇；同時它還內(nèi)置有PROFINET接口，用于配置編程設(shè)備、HMI或者與其他SIMATIC控制器進(jìn)行通信；而且還支持與第三方設(shè)備通信，可以使用梯形圖等多種編程方式來實現(xiàn)不同用戶的編程習(xí)慣，它所配套的TIAPortal軟件的功能也非常強大，能夠方便地完成編程以及調(diào)試等工作。S7-1200系列PLC在控制港口門機電機方面具有一定優(yōu)勢。模塊化設(shè)計讓用戶可根據(jù)實際需求自由選擇PLC并添加擴展模塊；同時可以根據(jù)自動化程度選擇對應(yīng)的規(guī)模，而且具有完善的模擬量控制和運動控制功能，針對電機的速度和位置精度以及平穩(wěn)性也有良好的控制作用，能夠滿足港口門機電機吊裝時的精度與平穩(wěn)性的要求。另外，最多可達(dá)16個PID控制回路使得S7-1200系列PLC能夠適用于港口門機電機控制的任何工況條件，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行。其還具備良好的通信能力及集成的PROFINET接口，很容易與其他設(shè)備相互連接和數(shù)據(jù)交換，可以很好地與其他設(shè)備協(xié)同運作。其本身十分適合規(guī)模化使用且性價比高，可以大大降低設(shè)備成本。為了滿足I/O接口數(shù)量需求。本文采用兩個SM1223DC/RLY型擴展模塊，每個模塊能夠提供16個數(shù)字輸入口和16個數(shù)字輸出口，可以擴展CPU的輸入輸出能力，滿足項目設(shè)計需求。圖2-3Siemens公司的S7-1200型模塊式PLC2.4觸摸屏選型觸摸屏選用信捷公司的TGA63S-ET型觸摸屏（見圖2-4），編輯軟件采用信捷公司的TwinV2.E.9。信捷公司的TGA63S-ET型觸摸屏是一款10.1英寸的超薄觸摸屏，具有1677萬色的顯示效果和1024*600的分辨率，采用四線電阻式觸摸屏，亮度為200cd/m2，液晶壽命可達(dá)50000小時以上。其采用ARM9CPU，主頻400MHz，配備128MB存儲容量。外部接口方面，擁有PLC口支持RS232/RS422/RS485，Download口支持RS232/RS485，USB-B下載口，USB-AU盤口以及標(biāo)準(zhǔn)RJ45以太網(wǎng)接口，支持MODBUSTCP協(xié)議。該觸摸屏在在控制港口門機電機方面十分有優(yōu)勢。得益于其超薄設(shè)計，該觸摸屏便于安裝在空間有限的港口門機控制柜內(nèi)且不占用過多空間。10.1英寸高分辨率顯示屏可清晰直觀地顯示各種復(fù)雜操作界面和實時數(shù)據(jù)，這樣就方便操作人員來監(jiān)控和控制電機運行狀態(tài)。其還有豐富的通信接口能夠與港口門機的PLC、變頻器等設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)交互，這樣就能實現(xiàn)對電機的精確控制和實時監(jiān)測。其強大的數(shù)據(jù)采集與處理能力可以實時采集電機運行數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理，為操作人員提供準(zhǔn)確的運行信息，便于及時調(diào)整電機運行參數(shù)進(jìn)而優(yōu)化電機運行狀態(tài)。圖2-4信捷公司TGA63S-ET型觸摸屏2.5本章小結(jié)本章主要介紹了電機、變頻器、PLC和觸摸屏的選型。首先根據(jù)實際門機數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，完成了四個機構(gòu)的電機選型。然后根據(jù)文獻(xiàn)研究和國內(nèi)外使用經(jīng)驗選擇ABB公司的ACS880型變頻器。接著根據(jù)IO點數(shù)和相關(guān)性能要求，選擇西門子公司的S7-1200系列PLC。最后選擇了信捷公司的TGA63S-ET型觸摸屏，完成了所有選型工作。

第3章接線圖設(shè)計3.1IO表根據(jù)程序設(shè)計，現(xiàn)繪制IO表如下表3-1。共計36個輸入口和22個輸出口。表3-1PLC程序IO分配表名稱數(shù)據(jù)類型IO地址名稱數(shù)據(jù)類型IO地址手自動Bool%I0.0運行指示燈Bool%Q0.0啟動Bool%I0.1報錯指示燈Bool%Q0.1停止Bool%I0.21#升降變頻器正轉(zhuǎn)輸出Bool%Q0.2急停Bool%I0.32#變幅變頻器正轉(zhuǎn)輸出Bool%Q0.31#升降變頻器報警Bool%I0.43#旋轉(zhuǎn)變頻器正轉(zhuǎn)輸出Bool%Q0.42#變幅變頻器報警Bool%I0.54#行走變頻器正轉(zhuǎn)輸出Bool%Q0.53#旋轉(zhuǎn)變頻器報警Bool%I0.61#升降變頻器反轉(zhuǎn)輸出Bool%Q0.64#行走變頻器報警Bool%I0.72#變幅變頻器反轉(zhuǎn)輸出Bool%Q0.71#升降變頻器上極限位開關(guān)Bool%I1.03#旋轉(zhuǎn)變頻器反轉(zhuǎn)輸出Bool%Q1.02#變幅變頻器左極限位開關(guān)Bool%I1.14#行走變頻器反轉(zhuǎn)輸出Bool%Q1.13#旋轉(zhuǎn)變頻器正極限位開關(guān)Bool%I1.21#升降變頻器高速Bool%Q1.24#行走變頻器前極限位開關(guān)Bool%I1.32#變幅變頻器高速Bool%Q1.31#升降變頻器下極限位開關(guān)Bool%I1.43#旋轉(zhuǎn)變頻器高速Bool%Q1.42#變幅變頻器右極限位開關(guān)Bool%I1.54#行走變頻器高速Bool%Q1.53#旋轉(zhuǎn)變頻器負(fù)極限位開關(guān)Bool%I1.61#升降變頻器低速Bool%Q1.64#行走變頻器后極限位開關(guān)Bool%I1.72#變幅變頻器低速Bool%Q1.71#升降變頻器正轉(zhuǎn)命令Bool%I2.03#旋轉(zhuǎn)變頻器低速Bool%Q2.02#變幅變頻器正轉(zhuǎn)命令Bool%I2.14#行走變頻器低速Bool%Q2.13#旋轉(zhuǎn)變頻器正轉(zhuǎn)命令Bool%I2.21#升降變頻器中速Bool%Q2.24#行走變頻器正轉(zhuǎn)命令Bool%I2.32#變幅變頻器中速Bool%Q2.31#升降變頻器反轉(zhuǎn)命令Bool%I2.43#旋轉(zhuǎn)變頻器中速Bool%Q2.4表3-1（續(xù)表）名稱數(shù)據(jù)類型IO地址名稱數(shù)據(jù)類型IO地址2#變幅變頻器反轉(zhuǎn)命令Bool%I2.54#行走變頻器中速Bool%Q2.53#旋轉(zhuǎn)變頻器反轉(zhuǎn)命令Bool%I2.64#行走變頻器反轉(zhuǎn)命令Bool%I2.71#升降變頻器低速命令Bool%I3.01#升降變頻器中速命令Bool%I3.11#升降變頻器高速命令Bool%I3.22#變幅變頻器低速命令Bool%I3.32#變幅變頻器中速命令Bool%I3.42#變幅變頻器高速命令Bool%I3.53#旋轉(zhuǎn)變頻器低速命令Bool%I3.63#旋轉(zhuǎn)變頻器中速命令Bool%I3.73#旋轉(zhuǎn)變頻器高速命令Bool%I4.04#行走變頻器低速命令Bool%I4.14#行走變頻器中速命令Bool%I4.24#行走變頻器高速命令Bool%I4.33.2PLC接線圖PLC采用西門子公司S7-1214CAC/DC/RLY。根據(jù)IO接口數(shù)量，需額外接入兩個SM1223擴展模塊來增強CPU的輸入輸出功能。根據(jù)IO表現(xiàn)繪制接線圖如下圖3-1、3-2、3-3。圖3-1CPU接線圖圖3-2擴展模塊1接線圖圖3-3擴展模塊2接線圖在以上三圖中，采用變換器將交流220V變?yōu)橹绷?4V給CPU和兩個擴展模塊供電，各部分輸入輸出接口參照IO表繪制，并預(yù)留了足夠的IO接口為程序修改和程序優(yōu)化做備用。3.3變頻器接線圖ABB公司的ACS880變頻器直接連接電機，各部分分別采用獨立的變頻器控制。起升機構(gòu)和變幅機構(gòu)變頻器接線圖如圖3-4，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走機構(gòu)變頻器接線圖如圖3-5。圖3-4起升機構(gòu)和變幅機構(gòu)變頻器接線圖圖3-5旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走機構(gòu)變頻器接線圖其中以圖3-4中起升機構(gòu)變頻器為例，將PLC的Q0.2和Q0.6接入變頻器的數(shù)字量輸入端口XDI1和XDI2中分別控制電機正反轉(zhuǎn)，而Q1.2、Q1.6和Q2.2則分別接入XDI3、XDI4和XDI5中來實現(xiàn)低中高三檔轉(zhuǎn)速控制。由變頻器模擬量輸出端口XRO1連接PLC的I0.4來實現(xiàn)故障報警功能。變頻器與PLC的有線連接方式一般來說有兩種。一種方法就是利用PLC的數(shù)字量或模擬量輸出信號直接驅(qū)動變頻器，來實現(xiàn)變頻器啟停、正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速控制等。即使用PLC數(shù)字量輸出端子（如Q0.0）來連接變頻器的“啟動”信號端子，或者通過PLC模擬量輸出端子（4～20mA）來控制電機轉(zhuǎn)速大小，這樣做的好處就是性價比高、抗干擾性強，能夠應(yīng)用于小型的設(shè)備以及簡單的調(diào)速場合（如傳送帶基礎(chǔ)控制），但是該方式的可擴展性差，不可以完成多設(shè)備聯(lián)動控制及復(fù)雜的參數(shù)交互。另一類PLC和變頻器的數(shù)據(jù)交互模式則是利用符合PLC及變頻器標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(RTU,Profibus-DP,CANopen)的數(shù)據(jù)接口，完成PLC和變頻器間的數(shù)據(jù)高效交互。西門子S7-1200通過RS-485接口最多連接三臺變頻器實現(xiàn)Modbus通信，一條總線完成啟停、頻率設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)視等功能以及多臺變頻器之間的交互，現(xiàn)場布線更為簡單，并支持多設(shè)備共管(如多條生產(chǎn)線上不同速度帶寬的要求)與變頻器參數(shù)的實時讀寫功能；不過需要注意的是，并不是所有的變頻器都可以實現(xiàn)此種模式，部分國內(nèi)品牌的變頻器可能需要額外加網(wǎng)關(guān)才可實現(xiàn)，對現(xiàn)場總線應(yīng)用場景來說，更多的是適用于中等規(guī)模的控制系統(tǒng)，比較適用對于后期擴展性要求較高的場景。以起升機構(gòu)為例，ACS880變頻器參數(shù)設(shè)置見下表3-2。表3-2起升機構(gòu)變頻器參數(shù)設(shè)置變頻器參數(shù)組參數(shù)代碼設(shè)置值說明電機參數(shù)99.05380V額定電壓99.06280A額定電流99.0750Hz額定頻率99.08730rpm額定轉(zhuǎn)速99.09200kW額定功率控制模式99.04DTC控制模式基本設(shè)置20.0250Hz最大頻率保護(hù)參數(shù)30.01ON電機過熱保護(hù)3.4本章小結(jié)本章主要根據(jù)前文提出的功能需求和選型工作，完成了IO口的分配和相關(guān)硬件電路的連接設(shè)計，搭建出一套能夠工作的控制系統(tǒng)，為后續(xù)的程序編寫工作提供穩(wěn)定的硬件基礎(chǔ)。

第4章程序梯形圖設(shè)計4.1啟動程序設(shè)計啟動部分首先是手自動和啟動的組合串聯(lián)并與HMI的控制并聯(lián)，并聯(lián)是為了無論從實體按鍵還是觸摸屏都能控制電機啟動。加入停止，停止HMI，急停和急停HMI四個常閉觸點串聯(lián)作為終止程序運行的控制，無論哪一個停止指令觸發(fā)，都會立刻切斷程序，使電機停止。最后輸出到運行指示燈上，并做一個自鎖設(shè)計。自鎖設(shè)計往往是為了避免一直按住按鈕。梯形圖如下圖4-1。圖4-1啟動程序4.2故障報警程序設(shè)計報警部分則是針對HMI四大機構(gòu)各個報警燈以及急?？刂撇⒙?lián)，連接報錯指示燈。這樣無論是哪一部分發(fā)生故障或者是操作者主動按下急停按鈕，都會觸發(fā)故障指示燈。梯形圖如下圖4-2。圖4-2故障報警程序4.3起升機構(gòu)程序設(shè)計4.3.1正反轉(zhuǎn)選擇起升結(jié)構(gòu)正反轉(zhuǎn)部分是以運行指示燈激活為前提，也就是只有啟動程序啟動后該部分才能運作，防止出現(xiàn)意外。同樣采用實體按鈕與觸摸屏并聯(lián)，無論哪一個按鈕按下都可以啟動程序。PLC接受正反轉(zhuǎn)命令后輸出給線圈，也就是變頻器，進(jìn)而控制電機正反轉(zhuǎn)。在這其中加入其他三個機構(gòu)的正反轉(zhuǎn)控制常閉觸點和限位開關(guān)的常閉觸點，實現(xiàn)互鎖和限位控制。互鎖程序的設(shè)計，是為了防止各部分程序同時啟動，避免發(fā)生意外。當(dāng)某一部分線圈觸發(fā)后，常閉觸點斷開，來限制另一部分程序的運行。梯形圖如下圖4-3。圖4-3起升機構(gòu)正反轉(zhuǎn)選擇程序4.3.2速度選擇起升機構(gòu)的速度選擇程序分為兩部分，一部分是選擇三檔速度，另一部分則是各機構(gòu)之間的互鎖設(shè)計。首先第一部分由三個按鈕作為輸入，分別控制三檔轉(zhuǎn)速，輸出線圈為用戶自定義參數(shù)集。同樣加入了同機構(gòu)其他兩檔轉(zhuǎn)速的互鎖設(shè)計保證不會沖突，又加入了停止，停止HMI，急停和急停HMI四個常閉觸點，保證程序能夠及時中止。梯形圖如下圖4-4。圖4-4起升機構(gòu)速度選擇程序一第二部分主要是以運行指示燈為前提，三檔速的用戶自定義參數(shù)集分別經(jīng)過互鎖設(shè)計和限位開關(guān)、故障報警等常閉觸點的限制來控制線圈，即變頻器來實現(xiàn)電機調(diào)速。梯形圖如下圖4-5。圖4-5起升機構(gòu)速度選擇程序二4.4變幅機構(gòu)程序設(shè)計4.4.1正反轉(zhuǎn)選擇變幅機構(gòu)的正反轉(zhuǎn)控制模塊需在運行指示燈激活狀態(tài)下工作，即啟動程序完成后方可運行，避免誤操作風(fēng)險。實體按鈕與觸摸屏采用并聯(lián)設(shè)計，任一觸發(fā)信號均可激活系統(tǒng)。PLC接收到轉(zhuǎn)向指令后驅(qū)動線圈動作，通過變頻器調(diào)控電機旋轉(zhuǎn)方向?？刂苹芈分写?lián)了其余三套設(shè)備的正反轉(zhuǎn)控制常閉觸點及行程開關(guān)常閉觸點，形成機構(gòu)互鎖與行程限位雙重保護(hù)機制。梯形圖如下圖4-6。圖4-6變幅機構(gòu)正反轉(zhuǎn)選擇程序4.4.2速度選擇變幅機構(gòu)的速度選擇程序同樣分為兩部分，一部分是選擇三檔速度，另一部分則是各機構(gòu)之間的互鎖設(shè)計。三檔轉(zhuǎn)速控制模塊通過三個獨立按鈕作為輸入信號，輸出端對應(yīng)可配置的驅(qū)動指令集。系統(tǒng)中內(nèi)置同機構(gòu)內(nèi)其余兩檔轉(zhuǎn)速的互鎖邏輯，防止多檔位同時觸發(fā)。控制回路中整合停止按鈕、HMI軟停止、急停按鈕及HMI急停四個常閉觸點，形成多層級中斷保護(hù)機制，確保運行狀態(tài)可快速切斷。梯形圖如下圖4-7。圖4-7變幅機構(gòu)速度選擇程序一第二部分主要是以運行指示燈為前提，三檔速的用戶自定義參數(shù)集分別經(jīng)過互鎖設(shè)計和限位開關(guān)、故障報警等常閉觸點的限制來控制線圈，即變頻器來實現(xiàn)電機調(diào)速。梯形圖如下圖4-8。圖4-8變幅機構(gòu)速度選擇程序二4.5旋轉(zhuǎn)機構(gòu)程序設(shè)計4.5.1正反轉(zhuǎn)選擇該正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)的運行必須待運行指示燈激活后才能啟動，確保啟動程序完成前無法動作。操作端采用實體按鍵與HMI觸摸屏并聯(lián)控制，任意操作界面觸發(fā)即啟動程序。PLC處理轉(zhuǎn)向指令后向接觸器線圈輸出信號，經(jīng)由變頻器實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)向控制。系統(tǒng)中整合了其他機械裝置的互鎖常閉觸點與限位開關(guān)觸點，共同構(gòu)成動作互鎖與行程保護(hù)功能。梯形圖如下圖4-9。圖4-9旋轉(zhuǎn)機構(gòu)正反轉(zhuǎn)選擇程序4.5.2速度選擇旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的速度選擇程序同樣分為兩部分，一部分是選擇三檔速度，另一部分則是各機構(gòu)之間的互鎖設(shè)計。該模塊采用三個物理按鍵設(shè)定三檔調(diào)速信號，輸出關(guān)聯(lián)用戶自定義參數(shù)組。通過檔位間電氣互鎖避免速度指令沖突，同時串聯(lián)常規(guī)停止、觸摸屏停止、緊急停止及觸摸屏急停四組常閉觸點，構(gòu)建多重急停保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，保障設(shè)備在任何狀態(tài)下均可實現(xiàn)及時停機。梯形圖如下圖4-10。圖4-10旋轉(zhuǎn)機構(gòu)速度選擇程序一第二部分主要是以運行指示燈為前提，三檔速的用戶自定義參數(shù)集分別經(jīng)過互鎖設(shè)計和限位開關(guān)、故障報警等常閉觸點的限制來控制線圈，即變頻器來實現(xiàn)電機調(diào)速。梯形圖如下圖4-11。圖4-11旋轉(zhuǎn)機構(gòu)速度選擇程序二4.6行走機構(gòu)程序設(shè)計4.6.1正反轉(zhuǎn)選擇行走機構(gòu)構(gòu)的正反轉(zhuǎn)功能以運行指示燈點亮為啟動前提，確保啟動程序運行后再運行。雙路控制設(shè)計包含物理按鈕和觸摸屏界面，任一操作終端激活即可觸發(fā)程序。PLC解析轉(zhuǎn)向指令后輸出至驅(qū)動單元，通過變頻器精確控制電機轉(zhuǎn)向。控制電路中串聯(lián)接入三組關(guān)聯(lián)設(shè)備的常閉互鎖觸點及限位保護(hù)觸點，實現(xiàn)多機構(gòu)聯(lián)鎖與行程極限保護(hù)。梯形圖如下圖4-12。圖4-12行走機構(gòu)正反轉(zhuǎn)選擇程序4.6.2速度選擇行走機構(gòu)的速度選擇程序同樣分為兩部分，一部分是選擇三檔速度，另一部分則是各機構(gòu)之間的互鎖設(shè)計。三檔調(diào)速輸入接口由實體按鈕組成，對應(yīng)輸出為可編程參數(shù)集。系統(tǒng)集成同單元內(nèi)不同檔位的聯(lián)鎖保護(hù)，并接入機械停止、HMI停止、急停開關(guān)與HMI急停四路常閉觸點，形成速度互鎖與緊急制動雙重防護(hù)，確保檔位切換安全與停機響應(yīng)的實時性。梯形圖如下圖4-13。圖4-13行走機構(gòu)速度選擇程序一第二部分主要是以運行指示燈為前提，三檔速的用戶自定義參數(shù)集分別經(jīng)過互鎖設(shè)計和限位開關(guān)、故障報警等常閉觸點的限制來控制線圈，即變頻器來實現(xiàn)電機調(diào)速。梯形圖如下圖4-14。圖4-14行走機構(gòu)速度選擇程序二4.7本章小結(jié)本章根據(jù)前文的功能需求，進(jìn)行PLC控制程序的編寫。主要完成了啟動程序、故障報警程序以及四大機構(gòu)的正反轉(zhuǎn)和調(diào)速程序的編寫工作。該程序能夠從理論上滿足項目需求，但仍需進(jìn)一步仿真驗證。

第5章觸摸屏設(shè)計5.1軟件介紹信捷公司的TouchWin編輯軟件是一款實用性很強的工具（見圖5-1），主要用于信捷HMI設(shè)備的編程。其功能全面，能輕松滿足各種工業(yè)場景中人機界面的構(gòu)建需求。該軟件具有大量控件以及腳本語言支持，可以實現(xiàn)一些比較復(fù)雜的邏輯控制。而且它與信捷的PLC等硬件匹配得非常好，有著高速穩(wěn)定的通信能力，有助于打造一個高效穩(wěn)定的自動化控制系統(tǒng)。而且它的操作簡單方便，快捷容易理解，即使是沒有任何經(jīng)驗的人都可以很快學(xué)會軟件的基本使用方法。另外，對于有過相關(guān)經(jīng)驗的老練工程師而言，也可以利用這個軟件開展一些相對專業(yè)的編程工作。該軟件還有工程加密、用戶權(quán)限管理這些功能，在這方面的安全性做得也很好。信捷公司的TouchWin編輯軟件具有實用性、兼容性、易用性和安全性等優(yōu)點，成為了工業(yè)自動化領(lǐng)域中不可或缺的編程工具。圖5-1TouchWin編輯軟件操作界面5.2設(shè)計思路首先，對于本項目來說最重要的一點是保持界面操作的敏捷?？紤]到控制系統(tǒng)實際應(yīng)用的情況，用戶往往需要頻繁點擊按鈕操控門機運作，并且需要快速準(zhǔn)確得知門機工作狀態(tài)。這就說明所有的操作按鈕要盡量放置在一個窗口內(nèi)，同時劃分不同功能區(qū)，并且不同功能的按鈕要有所區(qū)分，還應(yīng)有指示燈明確當(dāng)前工作狀態(tài)。絕對不能設(shè)置復(fù)雜的多重窗口，這樣會增加操作復(fù)雜程度，不利于快速準(zhǔn)確地操作，容易發(fā)生安全事故。其次，在保持界面操作便捷的基礎(chǔ)上盡可能的美化窗口，給用戶更加舒適的體驗。一個好的程序設(shè)計往往少不了優(yōu)秀的界面設(shè)計，這體現(xiàn)了一種人文關(guān)懷。最后，為模仿真實工況，設(shè)置一個模擬測試窗口，在其中可以根據(jù)提前設(shè)置好的限位開關(guān)按鈕，來模擬某一機構(gòu)電機運行到限位時的情況。這種測試可以在沒有實物的條件下檢驗程序的安全性和合理性。5.3界面設(shè)計首先是開始界面設(shè)計，見下圖5-2。開始界面采用港口門機圖片作為觸摸屏背景，直接點明控制對象，直觀了當(dāng)。同時將項目題目置于其上，并設(shè)置按鈕“進(jìn)入系統(tǒng)”，用來跳轉(zhuǎn)到操作界面。圖5-2開始界面然后是操作界面設(shè)計，見下圖5-3。首先放置運行燈和報錯燈于左上角醒目位置，方面用戶直接觀察門機當(dāng)前基礎(chǔ)運行情況。右側(cè)設(shè)置手自動、啟動、停止和急停四個基本按鈕，也是程序中權(quán)限最高的按鈕。下半部分則是起升，變幅，旋轉(zhuǎn)，行走四大機構(gòu)的操控部分。每一部分均設(shè)置報警燈，電機正反轉(zhuǎn)指示燈和低中高三檔速指示燈。當(dāng)某一個機構(gòu)發(fā)生故障時，首先總報警燈會亮起，同時相應(yīng)的機構(gòu)的報警燈也會亮起，方便用戶直接了解到故障位置，并可快速做出反應(yīng)。其他指示燈則和對應(yīng)的正反轉(zhuǎn)按鈕和低中高三檔速按鈕相對應(yīng)。按下按鈕，經(jīng)過PLC程序控制后，電機工作，并且相應(yīng)的指示燈也亮起。圖5-3操作界面同時為了方便模擬電機運行到限位的工況，在操作界面加入一個模擬測試按鈕，點擊此按鈕就會打開測試窗口，見圖5-4。該窗口中有對應(yīng)起升，變幅，旋轉(zhuǎn)，行走四大機構(gòu)的限位開關(guān)，用來模擬真實運行情況。并且設(shè)置關(guān)閉按鈕，可以隨時關(guān)閉測試窗口，返回操作界面。圖5-4測試窗口5.4本章小結(jié)本章根據(jù)PLC控制程序，完成了觸摸屏人機交互界面的設(shè)計。該部分根據(jù)便捷但又美觀的設(shè)計思路，以及模擬測試的相關(guān)需求，設(shè)計了開始界面、控制界面和測試窗口。該設(shè)計完全實現(xiàn)了PLC程序的控制，并且設(shè)有測試窗口，為模擬故障發(fā)生提供支持。

第6章仿真測試6.1PLC仿真測試6.1.1軟件介紹西門子的PortalV16軟件在控制程序設(shè)計上非常優(yōu)秀，其集成了控制器、人機界面和驅(qū)動器等多種設(shè)備的組態(tài)功能，這些可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和一致性。其支持多用戶在線協(xié)作，這就可以減少調(diào)試時間并提升團(tuán)隊效率。其還具備可快速定位設(shè)備問題的診斷功能。PortalV16支持跨供應(yīng)商的OPCUA通訊標(biāo)準(zhǔn)，這使得其可以實現(xiàn)透明操作，也就方便了設(shè)備集成。其還集成了SimaticDriveController，融合了控制器與傳動系統(tǒng)，這使其可以節(jié)省空間并簡化了操作流程。PortalV16還可以提供仿真和虛擬調(diào)試功能，可創(chuàng)建控制器的數(shù)字化模型，提前驗證自動化系統(tǒng)是否可行，這樣就減少了實際調(diào)試時間。6.1.2仿真過程及結(jié)果首先第一步就是啟動仿真，見圖6-1。接著軟件彈出虛擬PLC和裝載界面，見圖6-2。此時PLC還無法運行，需要點擊裝載將程序載入虛擬PLC的CPU里。圖6-1仿真按鈕位置圖6-2虛擬PLC和裝載界面在裝載完畢之后，系統(tǒng)就正式進(jìn)入虛擬仿真狀態(tài)。此時點擊監(jiān)視按鈕（見圖6-3），就可以進(jìn)入監(jiān)視模式，可根據(jù)梯形圖顏色判斷該條程序是否運行，藍(lán)色表示斷開，綠色表示接通，見圖6-4。圖6-3監(jiān)視按鈕位置圖6-4監(jiān)視模式界面由于仿真過程中無法直接更改I口的通斷，所以需要建立一個SIM表格來控制該觸點閉合還是斷開。SIM表格如下圖6-5所示。圖6-5SIM表格至此，所有準(zhǔn)備工作完畢，可以開始仿真。仿真過程詳見仿真視頻。簡要仿真流程如下，首先，使手自動和啟動兩個觸點閉合，運行指示燈亮起，見圖6-6。圖6-6啟動程序運行然后以起升機構(gòu)為例，選擇閉合起升機構(gòu)正轉(zhuǎn)觸點，使正轉(zhuǎn)輸出線圈激活，見圖6-7。圖6-7起升機構(gòu)正轉(zhuǎn)運行再選擇閉合起升機構(gòu)低速觸點，使電機保持低轉(zhuǎn)速運行，見圖6-8。圖6-8起升機構(gòu)低速運行最后可點擊停止或者急停，使全部程序中止。若點擊急停，還會使報警燈亮起，見圖6-9。圖6-9程序中止當(dāng)其它機構(gòu)處于運行狀態(tài)時，可以看到互鎖設(shè)計中常閉觸點斷開，使其它機構(gòu)程序無法運行，此時雖然可以閉合相應(yīng)觸點，卻無法使程序運行，保證系統(tǒng)運行安全，見圖6-10。圖6-10互鎖設(shè)計當(dāng)閉合某一機構(gòu)的報警常開觸點時，可以看到所有程序中止，同時報警燈亮起，方便操作人員及時發(fā)現(xiàn)故障位置，見圖6-11。圖6-11報警系統(tǒng)運行仿真結(jié)果滿足預(yù)期，所有功能運行正常，符合項目需求。6.2觸摸屏仿真測試由于實驗室PLC固件版本限制，無法將PLC與觸摸屏連接，也就無法將PLC控制程序下載至觸摸屏，所以觸摸屏只能進(jìn)行離線仿真。離線仿真畫面如下圖6-12。圖6-12離線仿真界面仿真過程如下，首先點擊手自動和啟動按鈕，運行指示燈亮起，然后以起升機構(gòu)為例，點擊正轉(zhuǎn)按鈕，上升指示燈亮起，再點擊低速按鈕，低速指示燈亮起。當(dāng)點擊急?；蛘咄Ｖ拱粹o時，整個程序停止，所有指示燈熄滅。如果按下的是急停按鈕，會使報錯燈亮起。最后點擊模擬測試按鈕，在彈出的測試窗口里點擊起升機構(gòu)的上限位開關(guān)按鈕，可使程序中止，模擬電機運行到限位時系統(tǒng)的工作狀態(tài)。仿真過程如下圖6-13。圖6-13仿真操控界面仿真結(jié)果滿足預(yù)期，各功能運行正常，符合項目需求。6.3本章小結(jié)本章主要完成了PLC控制程序和觸摸屏的仿真測試。測試過程中各部分程序運行正常，能夠滿足項目設(shè)計需求；并且觸摸屏各界面之間能夠正常切換，具有良好的交互性。仿真測試證明程序設(shè)計和觸摸屏界面設(shè)計能夠達(dá)到預(yù)期效果。

第7章關(guān)于本設(shè)計在實際問題中的論證7.1關(guān)于社會問題的論證一方面，由于全球化的推進(jìn)，在港口這樣的國際貿(mào)易核心節(jié)點，裝卸速度決定著區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展速度，傳統(tǒng)的港口門機控制系統(tǒng)自動化程度低，發(fā)生故障后需要人工干預(yù)才能進(jìn)行修復(fù)工作，容易導(dǎo)致貨物無法及時裝載或者卸載造成港口擁堵情況，而一旦港口出現(xiàn)擁堵情況就會產(chǎn)生船舶滯港的現(xiàn)象，引起貨物堆積、擁擠等問題。通過將PLC和變頻技術(shù)相結(jié)合，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控并結(jié)合人機交互界面來進(jìn)行維護(hù)操作，能夠提高裝置工作質(zhì)量，減少設(shè)備維修時間、提高設(shè)備維修速率。能夠在極大程度上減少港口的擁堵率，減輕貨物堆疊的壓力，助力提高我國“一帶一路”的港口物流運輸。另一方面，港口門機操作目前依賴工人經(jīng)驗，且由于人員老齡化和相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才的缺失，以及港口門機在大高處、大載重條件下的高空作業(yè)特性，極易造成各類安全事故。本文設(shè)計采用觸摸屏人機交互界面以及PLC程序控制方式降低程序復(fù)雜度并通過故障診斷系統(tǒng)實時監(jiān)測設(shè)備運行情況，可以有效地避免安全事故的發(fā)生，同時還實現(xiàn)了“人機協(xié)同”式減負(fù)降險，把原來60%以上可能發(fā)生安全事故的場合全都消滅在萌芽之中，充分遵循《安全生產(chǎn)法》提出的“科技強安”理念。我國大港(如上海洋山港)基本已經(jīng)實現(xiàn)自動化了，但是很多中小港依然使用一些較舊的設(shè)備。本文所設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件價格適中(如選擇性價比較高的SiemensS7-1200PLC)，軟件可使用模塊化編程，支持快速移植和定制化開發(fā)，這樣就形成了一種低成本改造的“輕量化改造”方式，幫助中小港以較少的資金完成技術(shù)改造升級，縮小不同地區(qū)之間物流基礎(chǔ)設(shè)施的差距，在“共同富?！北尘跋率沟贸青l(xiāng)港口發(fā)展更加均衡。盡管自動化會淘汰部分低技術(shù)工種崗位，但論文中涉及到遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷等應(yīng)用，反而促使工作單位產(chǎn)生設(shè)備運維工程師、數(shù)據(jù)分析師等新工種。例如：觸摸屏與PLC之間的聯(lián)動需要復(fù)合型人才來進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)；故障預(yù)測模塊需要的是人工智能+自動化的人才來編寫代碼。技術(shù)升級勢必驅(qū)動技能提升，符合教育部提出的“新工科”培養(yǎng)方向，是化解結(jié)構(gòu)性失業(yè)的良好途徑。7.2關(guān)于安全問題的論證港口門機是整個港口物流系統(tǒng)的關(guān)鍵，港口門機控制系統(tǒng)的安全性直接影響到人的生命安全和貨物完好以及設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)港口門機控制系統(tǒng)存在故障診斷功能不足，控制精度差的問題，嚴(yán)重影響作業(yè)的安全性。傳統(tǒng)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)對干擾的抑制能力較差，在港口高鹽霧，高濕的惡劣工況下容易受到電磁干擾而導(dǎo)致信號傳輸錯誤進(jìn)而引起設(shè)備發(fā)生誤動。這會對現(xiàn)場工作人員產(chǎn)生威脅并且可能由于貨損而產(chǎn)生較大的經(jīng)濟損失。本文通過設(shè)計優(yōu)化PLC控制系統(tǒng)，形成了多級的安全防護(hù)系統(tǒng)。在硬件上，利用抗干擾能力強的SiemensS7-1200PLC和ABBACS880變頻器，并搭配上急停按鈕(IO表內(nèi)I0.3)及各種機構(gòu)極限位開關(guān)(如起升機構(gòu)上下限位I1.0/I1.4)，形成了一道物理安全防護(hù)網(wǎng)，當(dāng)下設(shè)備超出規(guī)定的安全范圍后，便會立刻中斷PLC輸出信號，強制設(shè)備停機。在軟件上則是采用模塊化編程的方法來設(shè)置多處邏輯互鎖以及實時故障報警功能。以起升機構(gòu)的正反轉(zhuǎn)選擇程序(圖4-3)為例，在該過程中增加了其他機構(gòu)常閉觸點，使得在通電情況下有任何一項錯誤操作，都不會使其他機構(gòu)動作；而以故障報警程序(圖4-2)為例，能接收來自變頻器的報警信號(如：升降變頻器報警I0.4)，然后將信息傳送到觸摸屏上進(jìn)行統(tǒng)一處理顯示，以便于實時顯示出各種故障情況并及時作出相關(guān)處置。人機交互的優(yōu)化使操作更加安全，觸摸屏界面上有運行狀態(tài)指示、報警提示等報警燈（見圖5-3），從而讓工作人員能夠直接看到設(shè)備狀態(tài)。另外還有模擬測試窗口（見圖5-4），能夠在離線狀態(tài)下對限位保護(hù)進(jìn)行驗證，比如預(yù)先將極限位開關(guān)的狀態(tài)設(shè)定好，在該點上模擬出誤動測試，發(fā)送到PLC之后是不會有輸出信號的，并且會有報警指示燈亮起來顯示報警，達(dá)到了預(yù)期的目的。可見這種配置方法合理可行，在系統(tǒng)正常運行后便可投入工作。該設(shè)計雖然提高了整個系統(tǒng)的安全性，但仍需要注意到潛在的風(fēng)險：PLC、變頻器等重要部件長期運行的穩(wěn)定性；選擇Siemens和ABB等工業(yè)級可靠度較高的裝置，但是這些設(shè)備長時間在特殊環(huán)境下如強電磁干擾下、過高的溫濕度下工作是否可靠；此外，目前這個故障診斷系統(tǒng)主要針對故障情況的提示功能，沒有自動的應(yīng)急響應(yīng)，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。7.3關(guān)于法律問題的論證門機作為一種特種設(shè)備，其控制系統(tǒng)在進(jìn)行技術(shù)上創(chuàng)新發(fā)展的同時還要保證完全符合相關(guān)法律法規(guī)的要求，避免產(chǎn)生任何違規(guī)行為。本文所設(shè)計的PLC控制系統(tǒng)在硬件上和軟件邏輯方面已經(jīng)有了相關(guān)的規(guī)范來進(jìn)行確保，還需要考慮到一些潛在的法律問題來使得這一款PLC控制系統(tǒng)的運用可以更完善。對于特種設(shè)備安全合格的要求，《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》規(guī)定起重機械應(yīng)有獨立于控制系統(tǒng)之外的緊急制動功能。本文中，利用急停按鈕(IO表中I0.3)及各機構(gòu)極限位開關(guān)(例如起升機構(gòu)上下限位I1.0、I1.4),當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常信號時，會立即停止輸出并強制停機，并且能夠滿足《起重機械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(TSGQ5002—2017)中有關(guān)于強制性的規(guī)定。另外所采用的ABBACS880變頻器具有集成過載保護(hù)，通過其自身的故障診斷可以實現(xiàn)電機電流、溫度等參數(shù)的實時監(jiān)測，完全滿足《起重機械用變頻器通用技術(shù)條件》(JB/T11137-2011)關(guān)于“過流保護(hù)動作時間≤100ms”的相關(guān)技術(shù)要求，從硬件上保證設(shè)備運行的安全性。隨著遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的應(yīng)用，港口門機的數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)也出現(xiàn)問題，由《數(shù)據(jù)安全法》可知，作為“重要數(shù)據(jù)”，港口門機運行數(shù)據(jù)（如電機轉(zhuǎn)速、故障代碼）需要加密存儲和加密訪問控制。該系統(tǒng)使用西門子S7-1200PLC具有數(shù)據(jù)加密傳輸功能，但目前還沒有完全按照《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)指南》中的日志審計和入侵檢測的相關(guān)要求開展相應(yīng)的工作，在后續(xù)的PLC程序上還需要增加數(shù)據(jù)完整性校驗算法，隔離外部網(wǎng)絡(luò)避免被他人訪問來防止被篡改或者攻擊。知識產(chǎn)權(quán)及標(biāo)準(zhǔn)化問題是技術(shù)推廣過程中的重點法律問題。例如ABB變頻器及西門子PLC等核心部件有可能包含有相應(yīng)的專利技術(shù)或者專用通訊協(xié)議，在直接進(jìn)行商用時必須跟其供應(yīng)商確定其授權(quán)范圍，否則就會存在侵權(quán)的風(fēng)險。因為操作人員權(quán)責(zé)不清晰會容易產(chǎn)生一些法律問題，在使用自動化系統(tǒng)以后，減少了操作人員的錯誤，但是如果是因為PLC程序的錯誤（如限位開關(guān)故障）而導(dǎo)致的設(shè)備碰觸的話，那么就會涉及到技術(shù)方、生產(chǎn)商和業(yè)主三方的責(zé)任問題，在安裝之前，應(yīng)該完善操作人員的培訓(xùn)檔案，并且做好應(yīng)急預(yù)案，做出“人機協(xié)同”的權(quán)責(zé)安排。即便是運行到自動模式下，操作員也需要承擔(dān)起監(jiān)護(hù)責(zé)任，這樣的方式也能夠從某種角度規(guī)避法律方面的風(fēng)險。7.4關(guān)于環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展問題的論證港口門機裝卸控制系統(tǒng)的革新是朝著建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)而邁出的重要一步。由于傳統(tǒng)的港口門機存在一定的問題：一是控制精度低；二是能耗效率低，這些都會使物流效率低下、大量能源消耗以及環(huán)境污染等狀況出現(xiàn)。而通過對PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了在提高作業(yè)能力的同時極大地降低環(huán)境負(fù)擔(dān)，給出了港口行業(yè)的綠色化發(fā)展之路。從節(jié)能降耗角度，系統(tǒng)利用了ABBACS880變頻器的動態(tài)調(diào)速和PLC的智能算法進(jìn)行電機功率和負(fù)載之間的匹配，從源頭杜絕了浪費的問題，并且通過論文設(shè)計的三檔速匹配不同的工況使用不同的速度，可以節(jié)約不必要功率，這點也與我國“雙碳”目標(biāo)保持一致，特別適合高耗能港口機械改造時選用此方案。關(guān)于設(shè)備的全生命周期管理，基于系統(tǒng)模塊化（SiemensS7-1200PLC可擴展架構(gòu)）的系統(tǒng)設(shè)計，使設(shè)備可長期維持正常使用；傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的元器件易受環(huán)境影響，出現(xiàn)元件老化現(xiàn)象，使用年限較短，因而設(shè)備需經(jīng)常更換；PLC控制系統(tǒng)的程序可通過軟件升級來滿足生產(chǎn)工藝的新需求，減少了PLC硬件更新的頻率。此外，變頻器具有能量回饋的作用，能夠?qū)⒅苿舆^程中產(chǎn)生的電能反饋到電網(wǎng)當(dāng)中，提高能源的利用率。這也正是《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》所提倡的“推動能源循環(huán)利用”政策的方向。在環(huán)境污染防治方面，系統(tǒng)利用精準(zhǔn)控制大大減少了機械沖擊、金屬結(jié)構(gòu)疲勞損傷情況的發(fā)生；利用閉環(huán)矢量控制技術(shù)穩(wěn)定電機啟停過程，有助于降低液壓油、潤滑油的使用量，達(dá)到減少油污排放的目的，進(jìn)而減少油污對港口水域的影響。遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的設(shè)置，能極大地降低技術(shù)人員巡檢所需要經(jīng)過的次數(shù)，從而能夠大幅度減少車輛的行駛次數(shù)，減少汽車的柴油、汽油的使用量，也能較好地實現(xiàn)“清潔生產(chǎn)”和“低碳運維”。雖然本項目已經(jīng)取得了比較大的環(huán)保效益，但仍需要看到在推廣技術(shù)中可能會遇到的問題。比如目前此方案所達(dá)到的效果是可以有效降低能耗，但是，PLC、變頻器等元器件的生產(chǎn)還是要消耗大量的資源，并且還會產(chǎn)生大量的碳排量。所以在以后設(shè)計時還可以選用更多使用可再生材料的產(chǎn)品?？紤]到港口的特殊環(huán)境，設(shè)備更容易受高鹽霧的侵蝕而出現(xiàn)損耗，所以在硬件的保護(hù)方面盡量采用可降解的防銹涂料，在一定程度上能減少對環(huán)境污染的毒害。7.5本章小結(jié)本章針對本文研究從社會、法律、安全以及環(huán)境四方面分析了其貢獻(xiàn)和不足。通過多維度的論證，展現(xiàn)了PLC控制技術(shù)在推動社會進(jìn)步、保障工作安全、保護(hù)環(huán)境等方面的重要作用，同時也提出要面對多種層面的挑戰(zhàn)，為以后的研究提供了不同的思路與方向。

結(jié)論本文圍繞PLC在港口門機裝卸控制系統(tǒng)中的應(yīng)用展開深入研究，在理論與實踐層面均取得了一定成果，為港口門機自動化控制提供了新思路與方法。本文的主要工作及成果如下：（1）通過對港口門機傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的不足進(jìn)行深入分析，明確了PLC控制技術(shù)在提升門機控制精度、自動化程度及故障診斷能力等方面的關(guān)鍵作用。根據(jù)實際需求完成了PLC、變頻器、各機構(gòu)電機以及觸摸屏的選型。并且根據(jù)功能需求進(jìn)行接線設(shè)計，完成了整體系統(tǒng)的搭建。為后續(xù)程序編寫工作提供了硬件基礎(chǔ)。（2）根據(jù)預(yù)期功能需求和硬件設(shè)計，利用PortalV16軟件進(jìn)行程序編寫，設(shè)計了包括主啟動程序、四大機構(gòu)正反轉(zhuǎn)控制程序、三檔調(diào)速程序、控制邏輯程序、故障診斷與報警程序等完整控制程序。實現(xiàn)了對門機四大機構(gòu)的精準(zhǔn)控制，為后續(xù)相關(guān)研究提供了理論參考與技術(shù)支持。（3）根據(jù)PLC控制程序的設(shè)計，利用TouchWin編輯軟件完成了包括開始界面、控制界面、模擬測試窗口在內(nèi)的多個界面的觸摸屏設(shè)計。實現(xiàn)對門機運行狀態(tài)的實時監(jiān)控、操作控制和故障報警顯示，方便操作人員現(xiàn)場操作與系統(tǒng)維護(hù)。（4）完成了PLC控制程序和觸摸屏設(shè)計的仿真測試。模擬測試結(jié)果表明設(shè)計的控制系統(tǒng)各項功能正常且滿足需求，性能達(dá)到預(yù)期要求，對港口門機的自動化裝卸作業(yè)水平提升有一定的理論意義。本研究的創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）提出了基于PLC的港口門機裝卸控制系統(tǒng)的集成方案。通過將PLC、變頻器、觸摸屏等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合在一起，實現(xiàn)了對港口門機的集中控制。（2）構(gòu)建了基于觸摸屏的遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)。通過在PLC控制系統(tǒng)中加入觸摸屏設(shè)計，實現(xiàn)了對港口門機的遠(yuǎn)程監(jiān)控。操作人員可以通過觸摸屏實時查看門機的運行工作狀態(tài)和故障信息，并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。盡管本研究在控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化方面取得了一定成果，但仍存在一些不足：（1）由于實驗室設(shè)備固件版本限制，無法進(jìn)行實驗測試，未來在條件允許的情況下完善相關(guān)實驗設(shè)施，完成對該系統(tǒng)的驗證，進(jìn)一步證明其可靠性和安全性，并為以后的優(yōu)化提供實踐經(jīng)驗支持。（2）進(jìn)一步優(yōu)化PLC控制算