珠海發電廠#1-4卸船機駕駛室防撞裝置優化

張澤豐

（珠海發電廠，廣東 珠海 519000）

珠海發電廠卸船機的截料板、懸臂、駕駛室、大車機構，均有可能與障礙物發生碰撞，為避免人為操作過失引起設備碰撞事故，燃料碼頭專業曾對卸船機進行防碰撞改造。但改造后的防碰撞裝置，發揮的效果并不明顯，現著手完善該防碰撞裝置，本文就是基于這點展開闡述的。

1 防撞裝置現狀

卸船機運行至今，防撞裝置未能發揮其作用，具體如下：

防撞裝置頻繁誤動，靈敏度過高，無障礙物時也會發出障礙報警，并聯鎖閉鎖大車行走機構，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；

駕駛室只有聲音報警，具體是哪個機構哪個傳感器發出的報警，離障礙物還有多大距離等，均不清楚，不利于操作員及時作出判斷和處理。

2 現場原因調查

卸船機駕駛室防撞裝置由3個超聲波傳感器和3個雷達組成對障礙物的檢測，當任何一個檢測裝置發出“離障礙物3 m”報警時，激活大車行走機構以10%額定速度減速后退；同樣，當檢測裝置發出“離障礙物1 m”報警時，聯鎖閉大車行走機構緊急停止。經查，現場的超聲波傳感器的開關撥碼設置混亂，致使傳感器靈敏度參差不一。

經檢查，還發現超聲波傳感器并沒正確標定其參照距離，這是防碰撞誤動作的主要原因。

3 制定對策

3.1 重新安裝超聲波并標定

（1）超聲波傳感器的撥碼開關重新設置（如表1）。

表1 超聲波傳感器撥碼開關重新設置表

撥碼1：ON，4～20 mA信號輸出；

撥碼2：ON，無遮擋物檢測到時，輸出為最大或最小;

撥碼3：ON，無遮擋物檢測到時，輸出設為最大；

撥碼 4，5，6，7，8：缺省設置。

（2）超聲波測量距離的標定。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，紅燈會亮，再按一次，紅燈滅，最小測量值設定完畢；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，最大測量值設定完畢。

3.2 增加顯示障礙物測距和防撞旁路投運時間

在駕駛室顯示器上增加顯示駕駛室各超聲波檢測障礙物距離和大車防撞旁路投運時間。

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

（2）將整個 PLC控制系統停電，取下主控S5-155U機架中遠程擴展主站模塊中的存儲器卡（型號為6ES5374-1KH21），重新寫入#11ET200站的組態信息。

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PLC中央機架IM308C擴展塊中拔出存儲卡，使用COM PROFIBUS V3.3軟件，將最新的硬件配置下載到存儲器中，下載完成后，將存儲器重新插入IM308C中，#11ET200站組態完畢，此時，該模擬模塊被PLC所識別。

（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的端子上。

（4）超聲波位移傳感器采集信號的模/數（A/D）變換。

超聲波位移傳感器的信號輸出是一個標準的4～20 mA信號，其在PLC中的讀數分別為512和2 560，其輸出與測量距離滿足線性關系，即方程y=kx+b。模擬采集數據在PLC中存儲時需進行變換。

若設定近點距離為0.5 m，遠點距離為4 m，可按實際測距米數計算：IM464輸入4 mA時，超聲波近點設定為0.5 m，PLC中的讀數為512，IM464輸入為20 mA時，超聲波遠點設定為4 m，PLC中讀數為2560，讀數與距離之間的關系滿足如下：

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，

y為實際的測量距離。

（5）根據超聲波測距傳感器采集的數據，在PLC中編寫程序，實現在駕駛室顯示屏上準確顯示各個超聲波傳感器的實際檢測距離，具體過程為：

超聲波測距程序——在PLC中建立新的數據塊DB7，數據長度為32個字，并在PLC中建立新的擴展功能塊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 超聲波測距程序

（6）PILZ觸摸屏畫面制作。首先將原有觸摸屏內的程序上傳到計算機里，具體方法是用一根串型電纜，一端為25針與計算機相連，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，選擇觸摸屏的型號和串口號，在傳送菜單下選擇傳送設置選項。設置完畢后，選擇上載指令，將原屏里的程序做好備份。

將計算好的超聲波測量距離在觸摸屏上顯示出來。調整第一層屏幕上的各個部件的位置，騰出空間用于顯示3個超聲波測距參數的顯示位值，增加3個N TAG，

N_01：D007001，

N_02：D007003，

N_03：D007005，

4位有效數據，3位小數點。

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為數據塊號，001為DB7數據塊中的第1個字。

在報警中地址的書寫方法為：D0070243；007為數據塊號，024為DB塊中的第24個字，3為第24個字的第3位。

將設計好的畫面，下載到觸摸屏里。

依此方法與步驟，編寫超聲波2、3的相關程序，完畢后在線測試，能正確顯示駕駛室與障礙物之間的距離，其精確度達0.001 m，實現了各個超聲波的在線實時顯示，完全能滿足卸船機生產需求。

4 結束語

超聲波傳感器在運行一段時間后，會因電位發生零點漂移、測量元件老化等原因，引起其標定值出錯，因此應定期校驗超聲波的標定值。卸船機此次優化后，防碰撞裝置發揮了較好的保護作用，因此，本項目可為其他港口機械設備提供技術借鑒。

[1]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社,2003.9.

[2]胡壽松.自動控制原理[M].北京：科學出版社，2001.