电控式载人服务篮防碰撞设计

电控式载人服务篮防碰撞设计

林守进1

烟台杰瑞石油装备技术有限公司， 山东 烟台 264000

[摘  要] 将防碰撞设计应用到载人服务篮，传感器采集信号传输到西门子的控制单元CPU 1214C，通过电气控制回路控制液压执行元件，在操作手柄完成动作的同时，实现防碰撞功能。

[关键词] 载人服务篮；PLC；传感器；自动控制；防碰撞

载人服务篮是海洋石油钻机维修时常用的设备，井架等大型设备需要保养维修时，载人服务篮可将工作人员送达指定的位置，对设备进行检修。与常规液压控制形式的载人服务篮不同，本文所描述的载人服务篮使用电控液形式，省去了繁琐的液压管线，自动化程度更高，并且带有防碰撞设计，更加智能化、人性化。降低了维修人员的劳动强度，提高了海洋钻井作业的效率。

1 系统设计原理

电控式载人服务篮主要由轨道、基座、回转机构、伸缩臂、篮体等部分组成。基本动作包括：升降、翻转、伸缩、调平、变幅（如图1），每个行程单独动作时，都由人员操作相应的手柄完成，以实现载人服务篮的自由动作，篮内及甲板面上的操控台上各设有一套手柄，具体控制方式为：两地控制，手柄信号传输至PLC，PLC输出相应的信号至液压阀件，液压阀件再控制液压缸或液压马达执行动作。为避免在使用人员盲区内误撞障碍物，通过安装于后部、左右两侧及篮底部的超声波物位传感器，可以检测到使用人员后方等视线无法达到的范围内，是否存在其他设备或人员，如有障碍可将信号回传至PLC，PLC可自动关断电控手柄相应方向的输出信号，以阻止该方向上的动作，起到保护使用人员安全的作用。

与此同时，位于甲板面的操控台上设有障碍报警指示灯，在出现上述遇障碍物的情况下，PLC会输出开关量信号给障碍报警指示灯，在阻止动作的同时提醒使用人员遇到障碍。直到使用人员避开障碍，超声波物位传感器检测不到障碍信号后，该障碍报警指示灯熄灭后，报警解除。

图1载人服务篮动作示意图

2系统硬件实现

可编程逻辑控制系统(PLC)：PLC使用的是西门子1200系列的CPU 1214C DC/DC/DC，配套有1个16位数字量输入模块，1个16位数字量输出模块,1个8位模拟量输入模块，1个8位模拟量输出模块。

倾角传感器：选用图尔克防爆型倾角传感器，单轴测量范围：0～360°，防护等级IP67。

编码器：选用德国P+F隔爆编码器，profibus总线通讯，精度32bit。

接近开关：选用德国P+F的本安型接近开关，防护等级为IP67，感应距离都为40mm。

超声波物位传感器：选用意大利MD防爆超声波物位传感器，测量范围10～700mm。

控制台：控制台位于甲板面上，集成有电源开关，报警指示灯，手柄，自动出车，自动泊车等按钮（如图2）。

图2 载人服务篮控制台

3系统控制流程

   使用人员操作手柄时，如在某方向遇到障碍物，则停止该方向的信号输出，同时障碍指示灯亮，超声波物位传感器检测到避开障碍物之后，解除报警并继续动作（如图3），其他方向上的动作同理。

4 结语

本文针对载人服务篮在海洋平台的应用，设计了一套自动控制的防碰撞系统，完成了技术设计和逻辑编程工作，并且在实际应用中已经得到了有效验证。此设计提高了载人服务篮的工作效率，使钻井设备更加智能化，加强了人员安全保障，提高了钻井作业的效率。

参考文献

[1] DNV规范：DNVGL-OS-D201 《Electrical installations》.

[2] 闫家振，赵世刚等.浅析塔架内载人服务篮的结构与技术特点[J].机械研究与应用，2016 (1) :200-201

[3] 邢璐，闫家振等.电控式载人维修服务篮:中国，CN201621410077.7[P].2017-09-22

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