基于PLC的汽車渡船跳板及安全自鎖控制

葉 俊

(江蘇省鎮(zhèn)揚(yáng)汽車輪渡管理處，江蘇鎮(zhèn)江212004)

0 引言

汽車渡船是一種從事短途載運(yùn)旅客、貨物運(yùn)輸?shù)奶胤N船舶。近年來，沿江各地相繼實(shí)施沿江大開發(fā)戰(zhàn)略，汽車渡運(yùn)的需求不斷上升，長江沿岸渡線日趨密集，渡船航次不斷增加，為長江兩岸經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。但是長江汽渡船在航行過程中會發(fā)生碰撞、觸損、擱淺，危險(xiǎn)品泄漏等事故和險(xiǎn)情，嚴(yán)重威脅著人民群眾的生命安全及國家財(cái)產(chǎn)，因此確保汽車渡船的安全尤為重要。

1 汽車渡船跳板安全裝置

早期汽車渡船的跳板并沒有安全插銷，渡船在航行中會發(fā)生因跳板鋼絲繩斷裂或跳板液壓泵站管路的故障而引起跳板下落將船艏板撕裂的事故，造成嚴(yán)重后果。為了航行安全，我處在艏艉跳板安裝了安全銷。該安全銷最早是人工手動操作的安全插銷，水手在渡船啟程時將4個安全銷插入，使跳板吊耳與吊臂剛性連接，保證跳板在船舶發(fā)生任何故障時不會下落，確保船舶安全。?？看a頭時人工再拔出安全銷。雖然保證了安全，但在使用中非常麻煩。特別遇到大風(fēng)大雨等惡劣天氣時，水手要跨過擋板到跳板吊臂頂端插、拔安全銷。后來我處使用牽引電磁鐵驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)電控插、拔安全銷，即將牽引電磁鐵控制與跳板控制結(jié)合按條件順序?qū)崿F(xiàn)自動控制。但該控制線路是由繼電器等分立元件構(gòu)成的，存在諸多弊端或不足，而用可編程序控制器構(gòu)建的控制線路可簡化線路，改善性能。

汽車渡船跳板系統(tǒng)由跳板液壓泵站、液壓電磁閥、液壓管路、液壓油缸機(jī)構(gòu)、跳板自鎖安全銷、行程開關(guān)、跳板控制箱組成。跳板由駕駛室人員控制，擋板由主甲板工作人員控制。我處新交付船舶的跳板控制箱均采用西門子S7-200系列可編程序控制器，跳板的起、降及安全插銷的插、拔既可以自動控制也可以手動控制。

2 可編程序控制器簡介

20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的可編程序控制器PLC(Programmable Logic Controler)是大規(guī)模集成電路成功開發(fā)以及計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展相結(jié)合的產(chǎn)物，非常適合控制各類機(jī)械及生產(chǎn)過程，它已廣泛用于各個工業(yè)控制領(lǐng)域。PLC功耗低、速度快、功能強(qiáng)、使用靈活、體積小，輸入采用光電隔離，輸出采用繼電器隔離，因此它的抗干擾能力和可靠性都達(dá)到了很高的水平。PLC主要有邏輯運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)算術(shù)運(yùn)算、通信等功能，所以PLC非常適合作為跳板控制箱的核心控制模塊。

3 跳板控制箱原理圖

跳板控制箱主要原理圖如圖1、圖2所示。虛線內(nèi)的設(shè)備為控制箱外的設(shè)備，船廠負(fù)責(zé)安裝。

4 跳板控制及安全銷控制功能簡介

跳板控制箱上PLC可編程序控制器電源開關(guān)接通PLC可以工作。當(dāng)自動狀態(tài)信號進(jìn)PLC則觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入自動控制狀態(tài)，否則為手動狀態(tài)，同時決定了為自動線路提供電源還是為手動線路提供電源。通過跳板控制箱上的選擇開關(guān)可確定機(jī)旁控制還是駕控臺遙控，如機(jī)旁控制則駕控臺不可控制;如駕控臺控制機(jī)旁就不可控。如果是機(jī)旁自動控制，操縱控制箱上的跳板控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)跳板升降及安全銷自動插入(或拔出);如果是機(jī)旁手動控制，操縱控制箱上的跳板控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)跳板升降，跳板控制箱上操作主要是調(diào)試用，可通過跳板控制箱上開關(guān)選擇駕控臺遙控。同樣，通過駕控臺上的選擇開關(guān)選擇是手動還是自動。如選擇手動，那么跳板升降及安全銷插入或拔出均為手動;如果選為自動，那么駕控臺上的上升或下降動作信號進(jìn)入可編程序控制器PLC，PLC經(jīng)邏輯運(yùn)算輸出完成跳板及安全銷自動控制。為達(dá)到節(jié)能的效果，液壓系統(tǒng)中配置了1只蓄能器且加裝了1只壓力傳感器。該傳感器將壓力變換為4～20 mA信號進(jìn)PLC，通過采集系統(tǒng)中各種動作狀態(tài)下的壓力和動作信號，PLC經(jīng)邏輯運(yùn)算后能保證僅在跳板上升時起動液壓泵，同時對蓄能器進(jìn)行補(bǔ)壓。當(dāng)跳板液壓系統(tǒng)的壓力達(dá)到設(shè)定值后自動停止液壓泵運(yùn)行，此時蓄能器的壓力可滿足安全翻板的起、落各1次，從而使得渡船僅在?？看a頭時起動1次液壓泵，減少了液壓泵的損耗。如果系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏等異常情況，PLC可檢測到系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值而影響正常的工作時能自動啟動液壓泵補(bǔ)壓，從而實(shí)現(xiàn)跳板液壓泵的自動控制。

實(shí)船運(yùn)行證明，該控制箱功能齊全，線路簡單，調(diào)試容易，功能變更只需修改軟件即可，控制箱內(nèi)線路不需修改，非常靈活;使用了PLC模塊分立元件大為減少，可靠性大大提高，控制箱的體積縮小?；赑LC的跳板控制箱經(jīng)實(shí)船應(yīng)用均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，各項(xiàng)指標(biāo)令人滿意。

圖1 跳板控制箱原理圖(1)