張澤豐

（珠海發(fā)電廠，廣東 珠海 519000）

珠海發(fā)電廠卸船機(jī)的截料板、懸臂、駕駛室、大車機(jī)構(gòu)，均有可能與障礙物發(fā)生碰撞，為避免人為操作過失引起設(shè)備碰撞事故，燃料碼頭專業(yè)曾對(duì)卸船機(jī)進(jìn)行防碰撞改造。但改造后的防碰撞裝置，發(fā)揮的效果并不明顯，現(xiàn)著手完善該防碰撞裝置，本文就是基于這點(diǎn)展開闡述的。

1 防撞裝置現(xiàn)狀

卸船機(jī)運(yùn)行至今，防撞裝置未能發(fā)揮其作用，具體如下：

防撞裝置頻繁誤動(dòng)，靈敏度過高，無障礙物時(shí)也會(huì)發(fā)出障礙報(bào)警，并聯(lián)鎖閉鎖大車行走機(jī)構(gòu)，除影響卸煤效率外，長期如此，極易麻痹操作人員的安全意識(shí)；

駕駛室只有聲音報(bào)警，具體是哪個(gè)機(jī)構(gòu)哪個(gè)傳感器發(fā)出的報(bào)警，離障礙物還有多大距離等，均不清楚，不利于操作員及時(shí)作出判斷和處理。

2 現(xiàn)場原因調(diào)查

卸船機(jī)駕駛室防撞裝置由3個(gè)超聲波傳感器和3個(gè)雷達(dá)組成對(duì)障礙物的檢測(cè)，當(dāng)任何一個(gè)檢測(cè)裝置發(fā)出“離障礙物3 m”報(bào)警時(shí)，激活大車行走機(jī)構(gòu)以10%額定速度減速后退；同樣，當(dāng)檢測(cè)裝置發(fā)出“離障礙物1 m”報(bào)警時(shí)，聯(lián)鎖閉大車行走機(jī)構(gòu)緊急停止。經(jīng)查，現(xiàn)場的超聲波傳感器的開關(guān)撥碼設(shè)置混亂，致使傳感器靈敏度參差不一。

經(jīng)檢查，還發(fā)現(xiàn)超聲波傳感器并沒正確標(biāo)定其參照距離，這是防碰撞誤動(dòng)作的主要原因。

3 制定對(duì)策

3.1 重新安裝超聲波并標(biāo)定

（1）超聲波傳感器的撥碼開關(guān)重新設(shè)置（如表1）。

表1 超聲波傳感器撥碼開關(guān)重新設(shè)置表

撥碼1：ON，4～20 mA信號(hào)輸出；

撥碼2：ON，無遮擋物檢測(cè)到時(shí)，輸出為最大或最小;

撥碼3：ON，無遮擋物檢測(cè)到時(shí)，輸出設(shè)為最大；

撥碼 4，5，6，7，8：缺省設(shè)置。

（2）超聲波測(cè)量距離的標(biāo)定。用卷尺和筆畫好離超聲波傳感器0.5 m和4 m的線，先將障礙物放在0.5 m處，按下按鈕MIN ANALOG鍵，紅燈會(huì)亮，再按一次，紅燈滅，最小測(cè)量值設(shè)定完畢；再將障礙物移至4 m處，按下按鈕MAX ANALOG鍵，紅燈亮，再按一次，紅燈滅，最大測(cè)量值設(shè)定完畢。

3.2 增加顯示障礙物測(cè)距和防撞旁路投運(yùn)時(shí)間

在駕駛室顯示器上增加顯示駕駛室各超聲波檢測(cè)障礙物距離和大車防撞旁路投運(yùn)時(shí)間。

（1）在原有PLC信號(hào)采集#11ET200站上，加裝用于采集超聲波測(cè)量位移傳感器信號(hào)的模擬量輸入模板，其型號(hào)為西門子6ES5464-8ME11模塊。

（2）將整個(gè) PLC控制系統(tǒng)停電，取下主控S5-155U機(jī)架中遠(yuǎn)程擴(kuò)展主站模塊中的存儲(chǔ)器卡（型號(hào)為6ES5374-1KH21），重新寫入#11ET200站的組態(tài)信息。

用COMPROFIBUS軟件，打開原有的ET200U硬件配置文件，打開#11ET200站I/O模塊配置表，添加模擬量輸入模塊6ES5 464-8ME11，獲取地址為00Q194。

從卸船機(jī)PLC中央機(jī)架IM308C擴(kuò)展塊中拔出存儲(chǔ)卡，使用COM PROFIBUS V3.3軟件，將最新的硬件配置下載到存儲(chǔ)器中，下載完成后，將存儲(chǔ)器重新插入IM308C中，#11ET200站組態(tài)完畢，此時(shí)，該模擬模塊被PLC所識(shí)別。

（3）將超聲波傳感器的引線，通過走線槽引到#11ET200站的電氣柜中。該傳感器可設(shè)置成四線電流方式，按照四線電流接線方式將傳感器的的引線接到模擬量采集模塊相應(yīng)的端子上。

（4）超聲波位移傳感器采集信號(hào)的模/數(shù)（A/D）變換。

超聲波位移傳感器的信號(hào)輸出是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的4～20 mA信號(hào)，其在PLC中的讀數(shù)分別為512和2 560，其輸出與測(cè)量距離滿足線性關(guān)系，即方程y=kx+b。模擬采集數(shù)據(jù)在PLC中存儲(chǔ)時(shí)需進(jìn)行變換。

若設(shè)定近點(diǎn)距離為0.5 m，遠(yuǎn)點(diǎn)距離為4 m，可按實(shí)際測(cè)距米數(shù)計(jì)算：IM464輸入4 mA時(shí)，超聲波近點(diǎn)設(shè)定為0.5 m，PLC中的讀數(shù)為512，IM464輸入為20 mA時(shí)，超聲波遠(yuǎn)點(diǎn)設(shè)定為4 m，PLC中讀數(shù)為2560，讀數(shù)與距離之間的關(guān)系滿足如下：

4 000=k×2 560+b

500=k×512+b

由上式可得

k=1.709，b=-375，故超聲波的輸出特性曲線為

y=1.709 x-375，

其中，

x為PLC中的讀數(shù)，

y為實(shí)際的測(cè)量距離。

（5）根據(jù)超聲波測(cè)距傳感器采集的數(shù)據(jù)，在PLC中編寫程序，實(shí)現(xiàn)在駕駛室顯示屏上準(zhǔn)確顯示各個(gè)超聲波傳感器的實(shí)際檢測(cè)距離，具體過程為：

超聲波測(cè)距程序——在PLC中建立新的數(shù)據(jù)塊DB7，數(shù)據(jù)長度為32個(gè)字，并在PLC中建立新的擴(kuò)展功能塊FX7，編寫如下程序段（以超聲波1為例，其余不再詳述，下同）。

表2 超聲波測(cè)距程序

（6）PILZ觸摸屏畫面制作。首先將原有觸摸屏內(nèi)的程序上傳到計(jì)算機(jī)里，具體方法是用一根串型電纜，一端為25針與計(jì)算機(jī)相連，另一端為圓形8針接口與觸摸屏的TOOL插口相連。用TOUCH PRO軟件，選擇觸摸屏的型號(hào)和串口號(hào)，在傳送菜單下選擇傳送設(shè)置選項(xiàng)。設(shè)置完畢后，選擇上載指令，將原屏里的程序做好備份。

將計(jì)算好的超聲波測(cè)量距離在觸摸屏上顯示出來。調(diào)整第一層屏幕上的各個(gè)部件的位置，騰出空間用于顯示3個(gè)超聲波測(cè)距參數(shù)的顯示位值，增加3個(gè)N TAG，

N_01：D007001，

N_02：D007003，

N_03：D007005，

4位有效數(shù)據(jù)，3位小數(shù)點(diǎn)。

觸摸屏中變量地址書寫方式為：

如超聲波1在PLC中的地址為DB7：DW1，在觸摸屏中用N TAG來表示，其書寫方法為：D007001；007為數(shù)據(jù)塊號(hào)，001為DB7數(shù)據(jù)塊中的第1個(gè)字。

在報(bào)警中地址的書寫方法為：D0070243；007為數(shù)據(jù)塊號(hào)，024為DB塊中的第24個(gè)字，3為第24個(gè)字的第3位。

將設(shè)計(jì)好的畫面，下載到觸摸屏里。

依此方法與步驟，編寫超聲波2、3的相關(guān)程序，完畢后在線測(cè)試，能正確顯示駕駛室與障礙物之間的距離，其精確度達(dá)0.001 m，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)超聲波的在線實(shí)時(shí)顯示，完全能滿足卸船機(jī)生產(chǎn)需求。

4 結(jié)束語

超聲波傳感器在運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)因電位發(fā)生零點(diǎn)漂移、測(cè)量元件老化等原因，引起其標(biāo)定值出錯(cuò)，因此應(yīng)定期校驗(yàn)超聲波的標(biāo)定值。卸船機(jī)此次優(yōu)化后，防碰撞裝置發(fā)揮了較好的保護(hù)作用，因此，本項(xiàng)目可為其他港口機(jī)械設(shè)備提供技術(shù)借鑒。

[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2003.9.

[2]胡壽松.自動(dòng)控制原理[M].北京：科學(xué)出版社，2001.