珠海发电厂#1-4卸船机驾驶室防撞装置优化

张泽丰

（珠海发电厂，广东 珠海 519000）

珠海发电厂卸船机的截料板、悬臂、驾驶室、大车机构，均有可能与障碍物发生碰撞，为避免人为操作过失引起设备碰撞事故，燃料码头专业曾对卸船机进行防碰撞改造。但改造后的防碰撞装置，发挥的效果并不明显，现着手完善该防碰撞装置，本文就是基于这点展开阐述的。

1 防撞装置现状

卸船机运行至今，防撞装置未能发挥其作用，具体如下：

防撞装置频繁误动，灵敏度过高，无障碍物时也会发出障碍报警，并联锁闭锁大车行走机构，除影响卸煤效率外，长期如此，极易麻痹操作人员的安全意识；

驾驶室只有声音报警，具体是哪个机构哪个传感器发出的报警，离障碍物还有多大距离等，均不清楚，不利于操作员及时作出判断和处理。

2 现场原因调查

卸船机驾驶室防撞装置由3个超声波传感器和3个雷达组成对障碍物的检测，当任何一个检测装置发出“离障碍物3 m”报警时，激活大车行走机构以10%额定速度减速后退；同样，当检测装置发出“离障碍物1 m”报警时，联锁闭大车行走机构紧急停止。经查，现场的超声波传感器的开关拨码设置混乱，致使传感器灵敏度参差不一。

经检查，还发现超声波传感器并没正确标定其参照距离，这是防碰撞误动作的主要原因。

3 制定对策

3.1 重新安装超声波并标定

（1）超声波传感器的拨码开关重新设置（如表1）。

表1 超声波传感器拨码开关重新设置表

拨码1：ON，4～20 mA信号输出；

拨码2：ON，无遮挡物检测到时，输出为最大或最小;

拨码3：ON，无遮挡物检测到时，输出设为最大；

拨码 4，5，6，7，8：缺省设置。

（2）超声波测量距离的标定。用卷尺和笔画好离超声波传感器0.5 m和4 m的线，先将障碍物放在0.5 m处，按下按钮MIN ANALOG键，红灯会亮，再按一次，红灯灭，最小测量值设定完毕；再将障碍物移至4 m处，按下按钮MAX ANALOG键，红灯亮，再按一次，红灯灭，最大测量值设定完毕。

3.2 增加显示障碍物测距和防撞旁路投运时间

在驾驶室显示器上增加显示驾驶室各超声波检测障碍物距离和大车防撞旁路投运时间。

（1）在原有PLC信号采集#11ET200站上，加装用于采集超声波测量位移传感器信号的模拟量输入模板，其型号为西门子6ES5464-8ME11模块。

（2）将整个 PLC控制系统停电，取下主控S5-155U机架中远程扩展主站模块中的存储器卡（型号为6ES5374-1KH21），重新写入#11ET200站的组态信息。

用COMPROFIBUS软件，打开原有的ET200U硬件配置文件，打开#11ET200站I/O模块配置表，添加模拟量输入模块6ES5 464-8ME11，获取地址为00Q194。

从卸船机PLC中央机架IM308C扩展块中拔出存储卡，使用COM PROFIBUS V3.3软件，将最新的硬件配置下载到存储器中，下载完成后，将存储器重新插入IM308C中，#11ET200站组态完毕，此时，该模拟模块被PLC所识别。

（3）将超声波传感器的引线，通过走线槽引到#11ET200站的电气柜中。该传感器可设置成四线电流方式，按照四线电流接线方式将传感器的的引线接到模拟量采集模块相应的端子上。

（4）超声波位移传感器采集信号的模/数（A/D）变换。

超声波位移传感器的信号输出是一个标准的4～20 mA信号，其在PLC中的读数分别为512和2 560，其输出与测量距离满足线性关系，即方程y=kx+b。模拟采集数据在PLC中存储时需进行变换。

若设定近点距离为0.5 m，远点距离为4 m，可按实际测距米数计算：IM464输入4 mA时，超声波近点设定为0.5 m，PLC中的读数为512，IM464输入为20 mA时，超声波远点设定为4 m，PLC中读数为2560，读数与距离之间的关系满足如下：

4 000=k×2 560+b

500=k×512+b

由上式可得

k=1.709，b=-375，故超声波的输出特性曲线为

y=1.709 x-375，

其中，

x为PLC中的读数，

y为实际的测量距离。

（5）根据超声波测距传感器采集的数据，在PLC中编写程序，实现在驾驶室显示屏上准确显示各个超声波传感器的实际检测距离，具体过程为：

超声波测距程序——在PLC中建立新的数据块DB7，数据长度为32个字，并在PLC中建立新的扩展功能块FX7，编写如下程序段（以超声波1为例，其余不再详述，下同）。

表2 超声波测距程序

（6）PILZ触摸屏画面制作。首先将原有触摸屏内的程序上传到计算机里，具体方法是用一根串型电缆，一端为25针与计算机相连，另一端为圆形8针接口与触摸屏的TOOL插口相连。用TOUCH PRO软件，选择触摸屏的型号和串口号，在传送菜单下选择传送设置选项。设置完毕后，选择上载指令，将原屏里的程序做好备份。

将计算好的超声波测量距离在触摸屏上显示出来。调整第一层屏幕上的各个部件的位置，腾出空间用于显示3个超声波测距参数的显示位值，增加3个N TAG，

N_01：D007001，

N_02：D007003，

N_03：D007005，

4位有效数据，3位小数点。

触摸屏中变量地址书写方式为：

如超声波1在PLC中的地址为DB7：DW1，在触摸屏中用N TAG来表示，其书写方法为：D007001；007为数据块号，001为DB7数据块中的第1个字。

在报警中地址的书写方法为：D0070243；007为数据块号，024为DB块中的第24个字，3为第24个字的第3位。

将设计好的画面，下载到触摸屏里。

依此方法与步骤，编写超声波2、3的相关程序，完毕后在线测试，能正确显示驾驶室与障碍物之间的距离，其精确度达0.001 m，实现了各个超声波的在线实时显示，完全能满足卸船机生产需求。

4 结束语

超声波传感器在运行一段时间后，会因电位发生零点漂移、测量元件老化等原因，引起其标定值出错，因此应定期校验超声波的标定值。卸船机此次优化后，防碰撞装置发挥了较好的保护作用，因此，本项目可为其他港口机械设备提供技术借鉴。

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003.9.

[2]胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2001.