摘 要：在岸邊集裝箱起重機(jī)作業(yè)階段，為防止起重機(jī)前大梁與船舶結(jié)構(gòu)碰撞，使用激光限位掃射大范圍的檢測區(qū)域，可以更好地起到安全保護(hù)作用。文中以前大梁Sick 激光防撞作為切入點(diǎn)，簡述其限位的功能及工作原理，具體介紹SICK Advanced Object Detection System 在調(diào)試過程中的設(shè)定及邏輯概述

關(guān)鍵詞：岸邊集裝箱起重機(jī); 防撞限位; 激光限位

中圖分類號(hào):U653.921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-0785(2018)-07-0142-02

0 引言在岸邊集裝箱起重機(jī)( 以下簡稱岸橋) 作業(yè)階段，為防止起重機(jī)大車移動(dòng)過程中出現(xiàn)與船舶結(jié)構(gòu)碰撞，一般都會(huì)在前大梁設(shè)置大梁防撞限位。該限位連接前大梁兩側(cè)的鋼絲繩，一旦鋼絲繩與船舶結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，帶動(dòng)機(jī)械限位動(dòng)作并發(fā)送信號(hào)至主PLC， 觸發(fā)主程序內(nèi)的聯(lián)鎖保護(hù)功能。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于鋼絲繩與前大梁主結(jié)構(gòu)之間的距離一般為1.5 ～ 2 m 之間，檢測距離非常短，因此只有采取緊停，才能在有效范圍內(nèi)停止。但是, 該種類型緊停對(duì)設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定損傷。并且室外的機(jī)械限位需要人工維護(hù)，以確保限位長期處于可靠工作狀態(tài)。

針對(duì)以上機(jī)械防撞限位帶來的不可靠性，采用激光限位作為有效補(bǔ)充安裝與前大梁兩側(cè)，用于彌補(bǔ)機(jī)械限位帶來的檢測距離短、經(jīng)常需要維護(hù)等缺點(diǎn)。普通激光限位雖然可以彌補(bǔ)以上問題，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一旦激光限位發(fā)生問題，工程技術(shù)人員無法準(zhǔn)確判斷具體的問題是來自于激光限位本身或是受到外在環(huán)境影響。因此，引進(jìn)采用帶有自檢功能的Sick 激光防撞限位，其可靠性更好。應(yīng)用于起重機(jī)的型號(hào)為AOS501（見圖1），該型號(hào)包含有LMS511 激光掃描器及Flexi 軟件控制器。LMS511 激光掃描器安裝于前大梁的兩側(cè)，用于檢測前大梁兩側(cè)的障礙物，F(xiàn)lexi 軟件控制器安裝于電氣房，用于接受激光掃描器信號(hào)。該型號(hào)傳感器激光檢測距離為80 m，檢測角度為190° , 并有如下優(yōu)點(diǎn)：1) 通過LMS511 與Flexi 軟件控制器之間的信號(hào)傳輸，確保激光傳感器處于可靠工作狀態(tài)，避免失效情況下導(dǎo)致的碰撞。

2)LMS511 具有檢測距離長的特點(diǎn)，其檢測距離為80 m，并且可以設(shè)置三段檢測區(qū)域，分別為正常區(qū)域、報(bào)警區(qū)域及報(bào)錯(cuò)區(qū)域，主程序可以針對(duì)不同工況給與不同的速度限制，避免緊停的情況出現(xiàn)?；诩す鈧鞲衅鞯淖詸z測功能，有免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，不需要定時(shí)對(duì)傳感器進(jìn)行檢查，只有自檢無法通過的情況下，才需要工程師上機(jī)對(duì)傳感器進(jìn)行檢測。

圖1 AOS501 激光防撞限位

1 SICK AOS501 工作原理LMS511 通過發(fā)出激光，掃描周圍環(huán)境并記錄激光遇到檢測物體后返回的時(shí)間差，角度差及強(qiáng)度等信息，用于確定檢測物體的位置，同時(shí)將相關(guān)獲取的信息反饋至Flexi 軟件控制器。

Flexi 軟件控制器獲取LMS511 的信號(hào)后，經(jīng)控制器內(nèi)的邏輯，輸出信號(hào)至主PLC，用于主程序聯(lián)鎖保護(hù)控制。

為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，AOS511 系統(tǒng)需要完成自檢測功能，因此，需要系統(tǒng)不間斷地檢測環(huán)境中的某一固定物體，一般將岸橋的1 號(hào)及2 號(hào)立柱作為固定檢測物體的參照物。

2 LMS511 調(diào)試設(shè)定概述由于LMS511 激光傳感器為加強(qiáng)型型號(hào)，有3 根輸出信號(hào)線及1 根輸入信號(hào)線。系統(tǒng)通過輸出信號(hào)的脈沖變化辨別系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

為完成激光限位的調(diào)試工作，首先需劃定stop、test 及warning 的檢測區(qū)域（僅適用于岸邊集裝箱起重機(jī)前大梁檢測）。Warning 檢測區(qū)域設(shè)定見圖2，Stop檢測區(qū)域設(shè)定見圖3，Test 檢測區(qū)域設(shè)定見圖4。

圖2 Warning 檢測區(qū)域設(shè)定圖

圖3 Stop 檢測區(qū)域設(shè)定圖

圖4 Test 檢測區(qū)域設(shè)定圖

區(qū)域設(shè)定是基于故障的優(yōu)先級(jí)設(shè)定的，一般先觸發(fā)warning 信號(hào)觸發(fā)stop 信號(hào)，因此，其warning 檢測區(qū)域大于stop 的檢測區(qū)域。設(shè)定檢測區(qū)域后，需設(shè)定不同區(qū)域內(nèi)的信號(hào)脈沖。在調(diào)試過程中，設(shè)定stop、test、warning 的脈沖信號(hào)，具體工況描如下：

狀態(tài)一： 當(dāng)out1 輸出高電平，out2 輸出低電平，即表明stop 區(qū)域內(nèi)工作正常，無故障。狀態(tài)二：當(dāng)out1 輸出低電平，out2 輸出高電平，即表明test 區(qū)域內(nèi)工作正常，無故障。狀態(tài)一與狀態(tài)二隨時(shí)間變化相互切換。

3 Flexi Soft Designer 編程邏輯概述為完成AOS511 調(diào)試工作， 其中難點(diǎn)在于配置Flexi 控制器，并完成Flexi CPU0 的編程工作。

本項(xiàng)目中使用了1 個(gè)CUP0 模塊及2 個(gè)I/0 模塊。CPU0 經(jīng)自身內(nèi)在邏輯，處理及分析信號(hào)，經(jīng)處理后的信號(hào)再傳輸至主PLC。I/0 模塊接受來自LMS511 的信號(hào)，并將信號(hào)傳輸至CPU0，經(jīng)CPU0 運(yùn)算，將信號(hào)經(jīng)由I/0模塊，傳輸至主PLC。

在普通工程應(yīng)用中， 一個(gè)I/0 模塊可攜帶2 個(gè)LMS511 激光傳感器，使用2 個(gè)I/0 模塊主要考慮因素在于每個(gè)I/0 模塊的輸出接口只有4 個(gè)，無法滿足更為復(fù)雜的工況，為此使用2 個(gè)I/0 模塊，這樣，可以設(shè)置8 個(gè)輸出接口，用以達(dá)到更高的安全及維修標(biāo)準(zhǔn)。為提高激光限位的安全性及穩(wěn)定性，從編程的角度可從3 個(gè)方面展開：

1）需對(duì)LMS511 的out1 及out2 兩脈沖信號(hào)進(jìn)行不間斷對(duì)比檢測，用于確定LMS511 是否正常工作。

2）需對(duì)LMS511 的out1 及out2 兩脈沖信號(hào)進(jìn)行不間斷對(duì)比檢測，同時(shí)對(duì)比test 信號(hào)，用于確定是否有障礙物進(jìn)入Stop 檢測區(qū)域。

3）需對(duì)LMS511 的out3 信號(hào)進(jìn)行不間斷檢測，用以確定是否有障礙物進(jìn)入warning 檢測區(qū)域。

4 總結(jié)概述了Sick 激光限位在調(diào)試過程中的軟件設(shè)定及邏輯編寫方向，以供工程技術(shù)人員在調(diào)試相關(guān)產(chǎn)品時(shí)借簽。