接近开关在抱罐车驾驶室前后操作系统应用

摘 要：抱罐车（渣罐车、渣包车）：一种冶金渣处理专用运输车，驾驶室需要前后两个操作面板，即驾驶员可以前后两个方向切换操作车辆。两个面板操作容易引起误操作。采用接近开关互锁前后操作面板代替用按钮选择前后操作面板的控制权，避免因操作不当或驾驶员不按正确规程操作产生的失误。

关键词：操作面板；接近开关；互锁

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

抱罐车（渣罐车、渣包车）：一种冶金渣处理专用运输车，主要用于处理高温约达1300度的渣滓、钢水或其他固态物体，它的载重能力，长和宽可以根据用户的渣罐的尺寸、容积和现场操作环境而定。抱罐车的载重能力可从25吨至120吨。因为抱罐车是运输高温物体的车辆，所以对于车辆的安全操作性要求十分严格，有一点疏忽就会造成巨大的损失和事故。

1 抱罐车的主要功能及组成

抱罐车前面板的主要功能是，控制抱罐车的行走、转向、刹车、照明等基本的操作；抱罐车后操作面板的主要功能除具有前操作面板的行走、转向、刹车、照明等基本的操作外，主要是控制大臂油缸、支腿油缸、锁紧油缸、翻转油缸的动作。为了避免风险抱罐车在后面板操作上有很多互锁限制功能：

（1）大臂油缸限制：重载状态下，支腿必须完全伸出到位，大臂才能执行伸出动作。否则会有倾翻的风险。

辅臂完全收回，大臂才能执行收回动作。（空载和重载都适用），否则会有脱罐或钢水外泄的风险。

（2）支腿油缸限制：空载状态下，支腿伸缩不受限制；重载状态下，大臂伸出后支腿不能缩回，如果大臂伸出后支腿缩回了抱罐车会有倾翻的风险。大臂完全收回后，支腿才能执行缩回动作。

（3）锁紧油缸限制（空载和重载都适用）：大臂角度小于程序设定的最大允许角度，锁紧油缸可以缩回；大臂角度大于程序设定的最大允许角度，锁紧油缸不能缩回。大臂没有回到位锁紧油缸收回，会有掉罐和翻罐的风险。

（4）辅臂油缸控制（空载和重载都适用）：大臂小于程序设定的角度，辅臂不能执行伸出动作。锁紧油缸不伸出，辅臂不能执行伸出动作。辅臂不按规定执行伸出动作会造成掉罐、翻罐的风险。

2 抱罐车运行工况

抱罐车操作的基本使用工况是：（1）驾驶员需要用前操作面板操作，将车辆开到指定地点。（2）车辆开到指定地点后由前操作面板操作转换到后操作面板操作，驾驶员操作手柄把空罐抱起放到车上。（3）空罐放到车上后，驾驶员需由后操作面板操作转换到前操作面板操作，将车开进接钢水或钢渣的车间。（4）抱罐车进入车间后，驾驶员需由前操作面板操作转换到后操作面板操作，操作后操作面板手柄将车上的空罐卸到指定位置，待钢水装满后，再将罐抱到车上；（5）将装有钢水的罐抱到车上后，转换到前操作面板将钢水运输指定地点。（6）钢水运输到指定地点转换成后操作面板操作，操作手柄将将钢水倒掉。（7）钢水倒掉之后再将空罐放回车上，然后转换到前操作面板操作将车开走。

出于抱罐车在运输过程中存在的各种操作风险以及由于抱罐车在整个工作运输过程中，需要不断切换前后操作面板操作可能会造成的失误。我们为避免这些操作风险和减少失误，不能仅仅靠完善程序去实现互锁功能，还需要硬件设计上的优化，以便更好的实现操作的互锁功能。同时也需要驾驶员熟练掌握操作规程，严格按照操作规程驾驶车辆。

3 抱罐车前后操作面板互锁传统设计方案

对于抱罐车前后面板的互锁硬件设计，最早的设计是前操作面板有一个控制权按钮，后操作面板有一个控制权按钮。驾驶员想用前操作面板时按下前操作面板的控制权按钮，后操作面板就不起作用了。驾驶员想用后操作面板操作时，就按下后操作面板的控制权按钮，前操作面板就不起作用了。两个控制权按钮不能同时按下，关掉一个另一个按下才会起作用。这样的设计虽然起到了前后操作面板互锁的作用，避免了因同时操作造成的风险。

4 抱罐车驾驶室前后面板互锁优化后的方案

出于对抱罐车驾驶的安全操作的考虑，我们在设计驾驶室操作的時候就考虑到，不能够依靠驾驶员本身遵守操作规则，完全按照操作规程操作车辆，我们还要在设计上约束驾驶员，减少因为操作失误发生的事故。因此我把用接近开关互锁前后操作面板代替用按钮选择前后操作面板的控制权设计方案，更好的避免因操作不当或驾驶员不安正确规程操作产生的失误。

接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给PLC装置提供控制指令。

抱罐车驾驶员可以通过旋转座椅的方向选择操作面板，即把座椅转到朝向前面板方向，则只有前面板操作起作用；把座椅转到朝向后面板方向，则只有后面板操作起作用。前操作面板主要控制车辆正常行驶，后操作面板主要控制后车架大臂、支腿、锁紧、翻转等油缸的动作，同时也有行驶的操作功能。为达到需要前操作面板和后操作面板要有互锁功能。我们在驾驶室座椅底盘前后各安装了一个接近开关（接近开关固定不动），在座椅底部前方安装一个挡板（挡板随座椅转动）。

我们用接近开关无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的优点，实现驾驶室前后操作面板的转换。当座椅转到前面（即驾驶员面对前操作面板），前接近开关和挡板接触，前接近开关信号传给PLC，PLC得到前接近开关TRUE的信号，传输指令只有前操作面板起作用，后操作面板操作无效。当座椅转到后面，后接近开关和挡板接触，后接近开关信号传给PLC，PLC得到后接近开关TRUE的信号，传输指令后操作面板起作用，前操作面板操作无效。当座椅转到中间位置，任何一个接近开关和挡板都没有接触到，PLC没有接到任何一个开关的TRUE信号，那么前操作面板和后操作面板都不起作用。

5 优化后设计方案的优点

接近开关在抱罐车驾驶室前后操作面板选择中的应用，不仅解决了抱罐车驾驶室前后操作面板的互锁功能，另外还对驾驶员能否按照操作规程驾驶抱罐车有一定的约束力，驾驶员不把座椅转到正确的位置就不能进行任何操作。这样大大减少了因为驾驶员存在侥幸心里不安正确操作规程驾驶车辆而出现的风险和失误。

参考文献：

[1]杨帮文.新型接近开关和光电开关实用手册[J].电子工业出版社 ，1984（11）.

[2]范用伟电气控制与PLC应用技术[J].人民邮电出版社，2013（02）.

[3]王阿根，尹天文.低压电器技术手册[J].机电工业出版社，2014（09）.

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