摘 要：在岸邊集裝箱起重機作業階段，為防止起重機前大梁與船舶結構碰撞，使用激光限位掃射大范圍的檢測區域，可以更好地起到安全保護作用。文中以前大梁Sick 激光防撞作為切入點，簡述其限位的功能及工作原理，具體介紹SICK Advanced Object Detection System 在調試過程中的設定及邏輯概述
關鍵詞：岸邊集裝箱起重機; 防撞限位; 激光限位
中圖分類號:U653.921 文獻標識碼:A 文章編號:1001-0785(2018)-07-0142-02
0 引言在岸邊集裝箱起重機( 以下簡稱岸橋) 作業階段，為防止起重機大車移動過程中出現與船舶結構碰撞，一般都會在前大梁設置大梁防撞限位。該限位連接前大梁兩側的鋼絲繩，一旦鋼絲繩與船舶結構發生碰撞，帶動機械限位動作并發送信號至主PLC， 觸發主程序內的聯鎖保護功能。但在實際運行過程中，由于鋼絲繩與前大梁主結構之間的距離一般為1.5 ～ 2 m 之間，檢測距離非常短，因此只有采取緊停，才能在有效范圍內停止。但是, 該種類型緊停對設備的鋼結構產生一定損傷。并且室外的機械限位需要人工維護，以確保限位長期處于可靠工作狀態。
針對以上機械防撞限位帶來的不可靠性，采用激光限位作為有效補充安裝與前大梁兩側，用于彌補機械限位帶來的檢測距離短、經常需要維護等缺點。普通激光限位雖然可以彌補以上問題，但在實際生產過程中，一旦激光限位發生問題，工程技術人員無法準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境影響。因此，引進采用帶有自檢功能的Sick 激光防撞限位，其可靠性更好。應用于起重機的型號為AOS501（見圖1），該型號包含有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，用于檢測前大梁兩側的障礙物，Flexi 軟件控制器安裝于電氣房，用于接受激光掃描器信號。該型號傳感器激光檢測距離為80 m，檢測角度為190° , 并有如下優點：1) 通過LMS511 與Flexi 軟件控制器之間的信號傳輸，確保激光傳感器處于可靠工作狀態，避免失效情況下導致的碰撞。
2)LMS511 具有檢測距離長的特點，其檢測距離為80 m，并且可以設置三段檢測區域，分別為正常區域、報警區域及報錯區域，主程序可以針對不同工況給與不同的速度限制，避免緊停的情況出現。基于激光傳感器的自檢測功能，有免維護的優點，不需要定時對傳感器進行檢查，只有自檢無法通過的情況下，才需要工程師上機對傳感器進行檢測。
圖1 AOS501 激光防撞限位
1 SICK AOS501 工作原理LMS511 通過發出激光，掃描周圍環境并記錄激光遇到檢測物體后返回的時間差，角度差及強度等信息，用于確定檢測物體的位置，同時將相關獲取的信息反饋至Flexi 軟件控制器。
Flexi 軟件控制器獲取LMS511 的信號后，經控制器內的邏輯，輸出信號至主PLC，用于主程序聯鎖保護控制。
為提高系統穩定性，AOS511 系統需要完成自檢測功能，因此，需要系統不間斷地檢測環境中的某一固定物體，一般將岸橋的1 號及2 號立柱作為固定檢測物體的參照物。
2 LMS511 調試設定概述由于LMS511 激光傳感器為加強型型號，有3 根輸出信號線及1 根輸入信號線。系統通過輸出信號的脈沖變化辨別系統的工作狀態。
為完成激光限位的調試工作，首先需劃定stop、test 及warning 的檢測區域（僅適用于岸邊集裝箱起重機前大梁檢測）。Warning 檢測區域設定見圖2，Stop檢測區域設定見圖3，Test 檢測區域設定見圖4。
圖2 Warning 檢測區域設定圖
圖3 Stop 檢測區域設定圖
圖4 Test 檢測區域設定圖
區域設定是基于故障的優先級設定的，一般先觸發warning 信號觸發stop 信號，因此，其warning 檢測區域大于stop 的檢測區域。設定檢測區域后，需設定不同區域內的信號脈沖。在調試過程中，設定stop、test、warning 的脈沖信號，具體工況描如下：
狀態一： 當out1 輸出高電平，out2 輸出低電平，即表明stop 區域內工作正常，無故障。狀態二：當out1 輸出低電平，out2 輸出高電平，即表明test 區域內工作正常，無故障。狀態一與狀態二隨時間變化相互切換。
3 Flexi Soft Designer 編程邏輯概述為完成AOS511 調試工作， 其中難點在于配置Flexi 控制器，并完成Flexi CPU0 的編程工作。
本項目中使用了1 個CUP0 模塊及2 個I/0 模塊。CPU0 經自身內在邏輯，處理及分析信號，經處理后的信號再傳輸至主PLC。I/0 模塊接受來自LMS511 的信號，并將信號傳輸至CPU0，經CPU0 運算，將信號經由I/0模塊，傳輸至主PLC。
在普通工程應用中， 一個I/0 模塊可攜帶2 個LMS511 激光傳感器，使用2 個I/0 模塊主要考慮因素在于每個I/0 模塊的輸出接口只有4 個，無法滿足更為復雜的工況，為此使用2 個I/0 模塊，這樣，可以設置8 個輸出接口，用以達到更高的安全及維修標準。為提高激光限位的安全性及穩定性，從編程的角度可從3 個方面展開：
1）需對LMS511 的out1 及out2 兩脈沖信號進行不間斷對比檢測，用于確定LMS511 是否正常工作。
2）需對LMS511 的out1 及out2 兩脈沖信號進行不間斷對比檢測，同時對比test 信號，用于確定是否有障礙物進入Stop 檢測區域。
3）需對LMS511 的out3 信號進行不間斷檢測，用以確定是否有障礙物進入warning 檢測區域。
4 總結概述了Sick 激光限位在調試過程中的軟件設定及邏輯編寫方向，以供工程技術人員在調試相關產品時借簽。
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