接近開關在抱罐車駕駛室前后操作系統應用

朱銀銀

摘 要：抱罐車（渣罐車、渣包車）：一種冶金渣處理專用運輸車，駕駛室需要前后兩個操作面板，即駕駛員可以前后兩個方向切換操作車輛。兩個面板操作容易引起誤操作。采用接近開關互鎖前后操作面板代替用按鈕選擇前后操作面板的控制權，避免因操作不當或駕駛員不按正確規程操作產生的失誤。

關鍵詞：操作面板；接近開關；互鎖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.218

抱罐車（渣罐車、渣包車）：一種冶金渣處理專用運輸車，主要用于處理高溫約達1300度的渣滓、鋼水或其他固態物體，它的載重能力，長和寬可以根據用戶的渣罐的尺寸、容積和現場操作環境而定。抱罐車的載重能力可從25噸至120噸。因為抱罐車是運輸高溫物體的車輛，所以對于車輛的安全操作性要求十分嚴格，有一點疏忽就會造成巨大的損失和事故。

1 抱罐車的主要功能及組成

抱罐車前面板的主要功能是，控制抱罐車的行走、轉向、剎車、照明等基本的操作；抱罐車后操作面板的主要功能除具有前操作面板的行走、轉向、剎車、照明等基本的操作外，主要是控制大臂油缸、支腿油缸、鎖緊油缸、翻轉油缸的動作。為了避免風險抱罐車在后面板操作上有很多互鎖限制功能：

（1）大臂油缸限制：重載狀態下，支腿必須完全伸出到位，大臂才能執行伸出動作。否則會有傾翻的風險。

輔臂完全收回，大臂才能執行收回動作。（空載和重載都適用），否則會有脫罐或鋼水外泄的風險。

（2）支腿油缸限制：空載狀態下，支腿伸縮不受限制；重載狀態下，大臂伸出后支腿不能縮回，如果大臂伸出后支腿縮回了抱罐車會有傾翻的風險。大臂完全收回后，支腿才能執行縮回動作。

（3）鎖緊油缸限制（空載和重載都適用）：大臂角度小于程序設定的最大允許角度，鎖緊油缸可以縮回；大臂角度大于程序設定的最大允許角度，鎖緊油缸不能縮回。大臂沒有回到位鎖緊油缸收回，會有掉罐和翻罐的風險。

（4）輔臂油缸控制（空載和重載都適用）：大臂小于程序設定的角度，輔臂不能執行伸出動作。鎖緊油缸不伸出，輔臂不能執行伸出動作。輔臂不按規定執行伸出動作會造成掉罐、翻罐的風險。

2 抱罐車運行工況

抱罐車操作的基本使用工況是：（1）駕駛員需要用前操作面板操作，將車輛開到指定地點。（2）車輛開到指定地點后由前操作面板操作轉換到后操作面板操作，駕駛員操作手柄把空罐抱起放到車上。（3）空罐放到車上后，駕駛員需由后操作面板操作轉換到前操作面板操作，將車開進接鋼水或鋼渣的車間。（4）抱罐車進入車間后，駕駛員需由前操作面板操作轉換到后操作面板操作，操作后操作面板手柄將車上的空罐卸到指定位置，待鋼水裝滿后，再將罐抱到車上；（5）將裝有鋼水的罐抱到車上后，轉換到前操作面板將鋼水運輸指定地點。（6）鋼水運輸到指定地點轉換成后操作面板操作，操作手柄將將鋼水倒掉。（7）鋼水倒掉之后再將空罐放回車上，然后轉換到前操作面板操作將車開走。

出于抱罐車在運輸過程中存在的各種操作風險以及由于抱罐車在整個工作運輸過程中，需要不斷切換前后操作面板操作可能會造成的失誤。我們為避免這些操作風險和減少失誤，不能僅僅靠完善程序去實現互鎖功能，還需要硬件設計上的優化，以便更好的實現操作的互鎖功能。同時也需要駕駛員熟練掌握操作規程，嚴格按照操作規程駕駛車輛。

3 抱罐車前后操作面板互鎖傳統設計方案

對于抱罐車前后面板的互鎖硬件設計，最早的設計是前操作面板有一個控制權按鈕，后操作面板有一個控制權按鈕。駕駛員想用前操作面板時按下前操作面板的控制權按鈕，后操作面板就不起作用了。駕駛員想用后操作面板操作時，就按下后操作面板的控制權按鈕，前操作面板就不起作用了。兩個控制權按鈕不能同時按下，關掉一個另一個按下才會起作用。這樣的設計雖然起到了前后操作面板互鎖的作用，避免了因同時操作造成的風險。

4 抱罐車駕駛室前后面板互鎖優化后的方案

出于對抱罐車駕駛的安全操作的考慮，我們在設計駕駛室操作的時候就考慮到，不能夠依靠駕駛員本身遵守操作規則，完全按照操作規程操作車輛，我們還要在設計上約束駕駛員，減少因為操作失誤發生的事故。因此我把用接近開關互鎖前后操作面板代替用按鈕選擇前后操作面板的控制權設計方案，更好的避免因操作不當或駕駛員不安正確規程操作產生的失誤。

接近開關是一種無需與運動部件進行機械直接接觸而可以操作的位置開關，當物體接近開關的感應面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作，從而驅動直流電器或給PLC裝置提供控制指令。

抱罐車駕駛員可以通過旋轉座椅的方向選擇操作面板，即把座椅轉到朝向前面板方向，則只有前面板操作起作用；把座椅轉到朝向后面板方向，則只有后面板操作起作用。前操作面板主要控制車輛正常行駛，后操作面板主要控制后車架大臂、支腿、鎖緊、翻轉等油缸的動作，同時也有行駛的操作功能。為達到需要前操作面板和后操作面板要有互鎖功能。我們在駕駛室座椅底盤前后各安裝了一個接近開關（接近開關固定不動），在座椅底部前方安裝一個擋板（擋板隨座椅轉動）。

我們用接近開關無需與運動部件進行機械直接接觸而可以操作的優點，實現駕駛室前后操作面板的轉換。當座椅轉到前面（即駕駛員面對前操作面板），前接近開關和擋板接觸，前接近開關信號傳給PLC，PLC得到前接近開關TRUE的信號，傳輸指令只有前操作面板起作用，后操作面板操作無效。當座椅轉到后面，后接近開關和擋板接觸，后接近開關信號傳給PLC，PLC得到后接近開關TRUE的信號，傳輸指令后操作面板起作用，前操作面板操作無效。當座椅轉到中間位置，任何一個接近開關和擋板都沒有接觸到，PLC沒有接到任何一個開關的TRUE信號，那么前操作面板和后操作面板都不起作用。

5 優化后設計方案的優點

接近開關在抱罐車駕駛室前后操作面板選擇中的應用，不僅解決了抱罐車駕駛室前后操作面板的互鎖功能，另外還對駕駛員能否按照操作規程駕駛抱罐車有一定的約束力，駕駛員不把座椅轉到正確的位置就不能進行任何操作。這樣大大減少了因為駕駛員存在僥幸心里不安正確操作規程駕駛車輛而出現的風險和失誤。

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