基于PLC的汽车渡船跳板及安全自锁控制

叶 俊

(江苏省镇扬汽车轮渡管理处，江苏镇江212004)

0 引言

汽车渡船是一种从事短途载运旅客、货物运输的特种船舶。近年来，沿江各地相继实施沿江大开发战略，汽车渡运的需求不断上升，长江沿岸渡线日趋密集，渡船航次不断增加，为长江两岸经济的持续发展发挥了重要作用。但是长江汽渡船在航行过程中会发生碰撞、触损、搁浅，危险品泄漏等事故和险情，严重威胁着人民群众的生命安全及国家财产，因此确保汽车渡船的安全尤为重要。

1 汽车渡船跳板安全装置

早期汽车渡船的跳板并没有安全插销，渡船在航行中会发生因跳板钢丝绳断裂或跳板液压泵站管路的故障而引起跳板下落将船艏板撕裂的事故，造成严重后果。为了航行安全，我处在艏艉跳板安装了安全销。该安全销最早是人工手动操作的安全插销，水手在渡船启程时将4个安全销插入，使跳板吊耳与吊臂刚性连接，保证跳板在船舶发生任何故障时不会下落，确保船舶安全。停靠码头时人工再拔出安全销。虽然保证了安全，但在使用中非常麻烦。特别遇到大风大雨等恶劣天气时，水手要跨过挡板到跳板吊臂顶端插、拔安全销。后来我处使用牵引电磁铁驱动，实现电控插、拔安全销，即将牵引电磁铁控制与跳板控制结合按条件顺序实现自动控制。但该控制线路是由继电器等分立元件构成的，存在诸多弊端或不足，而用可编程序控制器构建的控制线路可简化线路，改善性能。

汽车渡船跳板系统由跳板液压泵站、液压电磁阀、液压管路、液压油缸机构、跳板自锁安全销、行程开关、跳板控制箱组成。跳板由驾驶室人员控制，挡板由主甲板工作人员控制。我处新交付船舶的跳板控制箱均采用西门子S7-200系列可编程序控制器，跳板的起、降及安全插销的插、拔既可以自动控制也可以手动控制。

2 可编程序控制器简介

20世纪70年代发展起来的可编程序控制器PLC(Programmable Logic Controler)是大规模集成电路成功开发以及计算机通信技术和计算机控制技术发展相结合的产物，非常适合控制各类机械及生产过程，它已广泛用于各个工业控制领域。PLC功耗低、速度快、功能强、使用灵活、体积小，输入采用光电隔离，输出采用继电器隔离，因此它的抗干扰能力和可靠性都达到了很高的水平。PLC主要有逻辑运算、计时、计数算术运算、通信等功能，所以PLC非常适合作为跳板控制箱的核心控制模块。

3 跳板控制箱原理图

跳板控制箱主要原理图如图1、图2所示。虚线内的设备为控制箱外的设备，船厂负责安装。

4 跳板控制及安全销控制功能简介

跳板控制箱上PLC可编程序控制器电源开关接通PLC可以工作。当自动状态信号进PLC则触发系统进入自动控制状态，否则为手动状态，同时决定了为自动线路提供电源还是为手动线路提供电源。通过跳板控制箱上的选择开关可确定机旁控制还是驾控台遥控，如机旁控制则驾控台不可控制;如驾控台控制机旁就不可控。如果是机旁自动控制，操纵控制箱上的跳板控制开关实现跳板升降及安全销自动插入(或拔出);如果是机旁手动控制，操纵控制箱上的跳板控制开关实现跳板升降，跳板控制箱上操作主要是调试用，可通过跳板控制箱上开关选择驾控台遥控。同样，通过驾控台上的选择开关选择是手动还是自动。如选择手动，那么跳板升降及安全销插入或拔出均为手动;如果选为自动，那么驾控台上的上升或下降动作信号进入可编程序控制器PLC，PLC经逻辑运算输出完成跳板及安全销自动控制。为达到节能的效果，液压系统中配置了1只蓄能器且加装了1只压力传感器。该传感器将压力变换为4～20 mA信号进PLC，通过采集系统中各种动作状态下的压力和动作信号，PLC经逻辑运算后能保证仅在跳板上升时起动液压泵，同时对蓄能器进行补压。当跳板液压系统的压力达到设定值后自动停止液压泵运行，此时蓄能器的压力可满足安全翻板的起、落各1次，从而使得渡船仅在停靠码头时起动1次液压泵，减少了液压泵的损耗。如果系统出现泄漏等异常情况，PLC可检测到系统压力低于设定值而影响正常的工作时能自动启动液压泵补压，从而实现跳板液压泵的自动控制。

实船运行证明，该控制箱功能齐全，线路简单，调试容易，功能变更只需修改软件即可，控制箱内线路不需修改，非常灵活;使用了PLC模块分立元件大为减少，可靠性大大提高，控制箱的体积缩小。基于PLC的跳板控制箱经实船应用均达到了设计要求，各项指标令人满意。

图1 跳板控制箱原理图(1)