鋼管橫移車精確定位及安全方面的保護方法

江 淵，潘 強，王遠征

（華油鋼管有限公司，河北滄州 062658）

0 引言

在制管作業中，特別是在較大管徑的作業中，為了提高生產效率，鋼管車間需要將鋼管擺在臺架上使用鋼管橫移車運輸鋼管，這樣既可以減輕工作勞動強度，也可以提高運輸效率，保證鋼管各項作業的順利進行。因此，在較多的工廠中，四輪鋼管橫移車發揮著關鍵性的作用。四輪鋼管橫移車不僅具有運行平穩的特性，同時還具有運輸效率高的特點，保證了制管企業連續生產的需要。在長期的運行過程中，發現現在使用的鋼管橫移車存在著一些問題，主要表現在精確定位能力較差以及控制方式缺陷明顯。為了更好地提高工作效率，需要對這些問題提出解決方案，從而使四輪鋼管橫移車滿足現在生產的要求。

1 四輪鋼管橫移車存在的缺點

現在使用的四輪鋼管橫移車中采用的定位方式基本是使用增量式編碼器、計數器以及接近開關，通過這些元器件構成一個控制單元，從而實現對四輪鋼管橫移車的定位。顯然，在這個定位過程中，需要接近開關和每個工位的擋鐵發生感應，才能夠最終確定橫移車的位置。在車間運行的過程中，由于車間情況復雜，橫移車控制結構較多，容易出現定位錯誤，嚴重情況下會造成橫移車部件損壞，動力電纜被破壞等較為嚴重的事故，從而使橫移車失去功能，影響車間的正常生產秩序。

1.1 增量式編碼器

增量式編碼器結合PLC 控制器，主要用于橫移車位置的判斷定位。通常情況下，增量式編碼器被固定在車輪部位或者是電機部位，通過高速計數器模塊對車輪進行計數，從而判斷出橫移車的位置，然后進行車輛定位。這種定位方式屬于相對定位，定位的參考系還是車輛本身。在一般的情況下，這種定位方式較為穩妥，可以實現車輛的定位需求。這種相對位移設計有一明顯的缺點，就是當車輪發生空轉時，增量式編碼器認為車輪發生轉動，從而影響定位的準確度。在一些較為敏感的工位上，特別是在軌道上有油污或者是軌道交叉處，車輪出現打滑現象，就會將錯誤信號發送到編碼器，從而使橫移車發生定位錯誤，最終導致橫移車運行錯亂，不僅造成工作秩序的破壞，也可能造成財產和人員的損失。

1.2 接進開關

接近開關主要對于各個工位進行確認。在接近開關與增量式編碼器的共同作用下對橫移車進行定位。在橫移車運行的過程中，如果接近開關沒有對某一工位的接近開關感應，就會造成定位錯誤，車輛還會依據以前的軌跡運行，從而使鋼管車發生錯誤位移，造成車輛錯誤運行，可能導致鋼管發生碰撞或造成人員傷害。

1.3 車輛設計缺陷

鋼管橫移車在設計時，沒有考慮到人員因素，沒有針對人員的防護措施，即車輛僅用于鋼管運輸，對于其他的人員作業不做任何防護，也沒有防護措施，這樣在運輸的過程中無法探知是否有工作人員存在，在安全上存在一定的漏洞，容易在車輛運行的過程中造成人員傷害。

2 四輪鋼管橫移車精確定位的改進

四輪鋼管橫移車的精確定位，可以采取聲、光、電多種方式結合的辦法，這樣可以有效地提高四輪鋼管橫移車的定位準確度。較容易實現的是采用激光測距的方式，這樣能夠較好地解決橫移車的自動定位問題。采用實時激光測距傳感器可以提高定位的精度。實時激光測距傳感器可以安裝在同一車的車體上，這樣可以有利于車輛的運行得知車輛的位置。測距的依據可以確定車輛的運行軌道，這樣可以確保橫移車的運行準確度。在軌道端部安裝激光反射板，使車輛能夠準確的感知位置變化。為了提高測量的容錯率，可以增加一個測量傳感器，這樣可以防止激光被遮擋后發生的定位錯誤。

在控制單元上主要是采用相應的PLC 激光處理器。對每一臺橫移車進行編號，這樣確定橫移車的位置，同樣也確定各個工位的位置。這種定位方式的工作原理主要是根據激光信號來進行定位。當車輛處于靜止狀態時，激光信號終止，此時可以判定為車輛靜止。當車輛運行時，激光信號接通，獲取車輛的實際位置。控制單元根據激光傳感器傳回的數據，對數據進行分析，所獲取的數據在一定的范圍之內，如果出現偏差，則認為受到外界干擾，此時可以發出現場提示，對工作環境進行檢查，這樣可以有效避免定位錯誤。在處理當前車位時，為了獲取其他工位的情況，車輛需要進行一個快速移動通過對每個工位的檢查，能感知工位上是否存在鋼管，并將信息儲存在控制器中，這樣在運行的過程中就可以實現自動運行。由于有預先的運行數據，掌握所有的鋼管信息，從而提高工作效率，同時也減輕車輛的維護成本。

3 防止鋼管之間的碰撞以及對人員的防護

3.1 防止鋼管之間的碰撞

在設計的過程中，由于鋼管橫移車已經采用高精度的激光實時測距傳感器，因此，可以有效地防止鋼管之間的碰撞。但是，為了更好地減少鋼管之間的碰撞，需要在橫移車上再安裝一束激光傳感器，用于測量橫移車與下一工位之間的距離。當橫移車與下一工位之間的距離較小時，就會下達指令，使橫移車停止前進，從而避免鋼管之間的碰撞。安全距離的確定，可以由工作人員實際進行測量，再輸入到系統中，可以提高安全系數。這樣在以后的運行過程中就不需要再次輸入，從而提高數據的穩定性，保證生產的順利進行。

3.2 人員的防護

為了有效保護人員，防止人員傷害事故的發生，需要在鋼管橫移車上增加相應的保護措施，從而降低鋼管橫移車對于人員的傷害。人員的防護同樣要采用光電的形式進行，這樣能夠很好地實現設備自動化控制。為了更好地做好人員防護，通常使用安全光幕作為防護手段。安全光幕具有較好的防護效果。安全光幕主要有發射和接收單元、控制單元和輸出電路等組成，這些單元在控制單元的協調下實現對人員的防護。安全光幕的應用范圍較廣，這與安全光幕的特性有著重要的聯系，安全光幕安全防護等級較高，設備布置比較容易，反應時間比較短，屬于非接觸性的檢測，因此可以實現完全自動化。安全光幕主要執行機構是由發射單元和接收單元組成，在這兩個單元配合下形成一個完整的控制區間，在這個區間中能夠對可能出現的對象進行可靠的檢測。當不透明的物體阻擋了光幕時，光幕的整體性就會遭到破壞，在接收單元就會產生變化，物體就會被檢測出來。

在鋼管橫移車上安裝安全光幕，使其檢測范圍覆蓋到車的兩側，這樣當人員出現在運輸車的兩側時，就會觸發光幕報警。報警信號傳遞到PLC 中，根據預先設定的程序，車輛將停止運動，這樣就避免人員與車輛的接觸。當人員脫離光幕的范圍之后，PLC 發出指令，控制車輛繼續前行，這樣可以有效的保證人員的安全。由于工廠環境的特殊性，在原來光幕報警的基礎上還可以增加一定的聲音報警，這樣可以有效地將警情傳達到車間，對其他人員發出警告，防止其他人出現意外情況。

3.3 設備的防護

為了更加有效地對設備進行防護，在鋼管橫移車的控制手段中要增加人機界面，這樣可以有助于工作人員確切了解鋼管位置信息以及鋼管橫移車的位置信息。在必要的條件下可以進行人工手動操作，從而確保鋼管橫移車的運行安全。為了降低鋼管橫移車在運行中的運動沖擊，需要對鋼管橫移車增加減速機構，這樣可以減輕鋼管橫移車在速度轉變過程中受到的運動沖擊，提高鋼管橫移車的使用壽命。如果鋼管橫移車完全處于自動控制的情況下，將無法實現車輛的及時變速，從而增加鋼管橫移車的運行危險。因此，鋼管橫移車的控制系統中就需要增加人工操作系統，能夠有效地避免出現運動超速的情況。如果出現運動超速，操作人員可以使用人工操作的手段控制目標位置，通過點擊按鈕實現運動速度的改變，使其能夠按照平穩的速度進行加速、減速，減少對于工位的沖擊，從而有效地保護機械設備，提高機械設備的使用效率，降低維修維護成本。

4 結束語

安全生產對于企業來講至關重要，保證安全生產是企業必須履行的責任。制管車間中空間有限，工序密集，不僅要對鋼管橫移車進行一定的現代化改裝，使其能夠滿足現代化生產的要求，同時也能夠有效地保護好操作人員，保證企業安全生產，從而提高企業的生產效率，使企業獲得更好的經濟效益。