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摘要：现有软铺设备的操控和运行状态监控以单台为主，两台或多台设备联合作业时，设备之间无法相互监控运行状态和实现急停联动功能，为保证多台设备运行时的相互状态监控和应急情况下停止其他关联设备，保护产品和人员安全，做了以下改进：每台设备增加其他关联设备的状态指示；当一台设备按钮急停按钮时，其他关联设备也紧急停止。改进后设备运行更加安全可靠，降低安全事故发生的几率。
关键词：软铺设备；急停联动；运行状态监控
1 问题提出
海底软管和海底电缆铺设设备统称为软铺设备，深圳海工公司海底软管和海底电缆铺设有两种工作模式，水平铺设模式和垂直铺设模式。水平铺设模式一般由2500吨卷管盘、1#15吨张紧器、2#15吨张紧器等设备组成，如图（1）。其中1#15吨张紧器和2#15吨张紧器为可移动式设备，可根据项目需要选择其中一台或两台使用，亦可用于其他船舶搭配固定甲板卷管盘使用。
软铺设備由不同设备厂家生产，所有设备之间无硬线连接，亦无关联接口。在铺设作业时，所有通讯指令皆来自于设备监督对讲机沟通，正常情况下，收到设备监督指令后，相关设备皆同时进行启动、停止或加减速度操作；因对讲机等通讯工具受噪音、电磁干扰、距离还有电源的影响，时常出现设备操作人员无法听清指令的情况，此情况不但会影响设备同步性，严重时还会发生海底软管和海底电缆损坏甚至人员伤亡。为实现更好地安全生产，减小设备不同步危害，现场改进中充分利用设备电气自动化资源，增加各个关联设备之间状态显示并完善设备紧急停止机制。
2 设备初始状态
目前我国海洋工程装备产业虽然在国际产业分工中处于劣势地位，但也初步具备了与参与国际竞争的条件[1]。随着国家重视海洋石油产业发展，海洋工程逐渐迈开脚步，但因海底软管及海底电缆铺设我们还处于摸索中前进阶段，经验方面还存在不足，在海底软管及海底电缆铺设过程中也出现过一系列的问题，导致产品和设备有不同程度的损伤，主要原因如下：
1.海底软管及海底电缆倒装入船舶卷管盘或设备海上铺设过程中，各设备之间软管和电缆的悬链线余量少，接收到设备监督指令后可供反应的时间短，一旦接收到指令没有及时反应可能会导致拉伤产品。
2.沟通过程中对讲机容易受干扰；对讲机属于开放式通讯，项目施工期间使用的频道很可能其他船舶或其他人也在使用，且对讲机干扰源较多，有些情况不能保证所有设备都收到指令。
3、各设备之间缺乏相互运行状态监控，导致在启动和停止时，无法获得其他关联设备是否已真实启动和停止，若联动设备没有及时启动或停止，将导致设备之间不同步而损坏产品。
4、当紧急情况按下急停按钮，对应设备紧急停止，但其他设备仍继续运行，若速度较快则迅速拉伤产品，存在很大的安全隐患。
3 技术改进方案
按原有设备设计，紧急情况下只能急停对应设备，但海洋软铺作业涉及设备较多，施工过程中仅急停单台设备存在不足，若其他设备继续运行，将造成设备不同步而拉伤产品，严重时可造成重大经济损失和人员伤害。
各设备急停按钮布置如图（2），因设备急停按钮较多，若将关联设备全部急停按钮串联作为急停联动输入信号，则故障率高且线路繁多。本改进方案采用原有急停信号为基础，PLC接收到原有急停信号输入时立即急停该设备，同时输出急停信号给联动设备，使联动设备亦紧急停止，达到同时紧急停止的目的。
为加强设备之间的信息分享，本方案还增加设备间运行状态监控的改进，增强设备操作可靠性，防止设备发生不同步危害，保障柔性管缆安全。
设备急停联动和运行状态监控改进设计具体如下：
1.急停硬线设计
软铺设备常用急停方式有安全继电器控制急停、PLC控制急停，国外先进设备厂商一般结合安全继电器急停和PLC急停使用。鉴于现阶段PLC性能提升，安全可靠性能增强，部分设备厂家已开始使用PLC作为急停控制，受现场设备限制，本方案采用设备PLC备用DI/DO通道作为急停联动输入输出信号。
因设备急停按钮齐全，且急停按钮常闭信号已接入PLC输入通道，故仅需增加设备之间联动急停信号，其设备间急停联动和运行状态监控改进硬线连接原理如图（3），以2500吨卷管盘为例，I1.6和I1.7为外部急停输入信号，Q13.0和Q13.1为急停输出至外部设备信号，若发生外部设备急停则I1.6或I1.7接收到信号且卷管盘立即紧急停止；若卷管盘需紧急停止，按下急停按钮同时Q13.0和Q13.1立即输出急停信号，外部设备将紧急停止；另外卷管盘通过Q13.2、Q13.3、Q13.4、Q13.5输出自身运行状态到其他设备，其他设备运行状态亦输出至卷管盘显示。
为连接便捷，联动设备间电缆连接采用航空插头设计，每个航空插头带一个短接插头，用于设备非联动使用时急停通道短接。
2.程序设计
本方案两台15吨张紧器PLC为西门子s7-300系列，2500吨卷管盘PlC为西门子s7-400系列，需通过西门子step7软件进行程序设计。以2#张紧器程序设计为例，如图（4）。由图程序段1可知，当该张紧器启动且运行速度大于0或者张力模式张力设置值大于0时，运行指示灯Q10.2和Q10.4亮起并输出到联动设备显示，张紧器停止时，停止指示灯Q10.3和Q10.5输出到联动设备显示，达到设备间状态监控的功能。
为保证急停联动可靠性，正常情况下，外部急停输入和输出信号皆为高电平。当该张紧器急停按钮I12.0、I8.0、I4.0其中一个被触发时，M30.0被置位为1并对张紧器进行急停，同时Q10.0和Q10.1复位为0，外部联动设备也将发生急停；若有外部联动设备急停被按下时，I11.0和I11.1由高电平变为低电平，M30.0被置位为1对张紧器进行急停，达到设备间急停联动控制。
为增强联动急停控制的安全可靠性，一旦急停按钮被触发，联动急停信号和设备正常急停信号一样具有记忆功能，即使触发急停的按钮被复位，所有联动设备还是处于急停状态，确认好现场状态后，按下设备故障复位按钮，设备方可进入可操作状态。为减少故障率，便于区分设备自身急停和联动设备急停，当急停信号来自于联动设备，则设备发生急停的同时蜂鸣器Q10.6响起，按下消音按钮音I11.2可进行消音操作。
4 结语
急停是设备控制系统一个重要功能，也是保护人员、设备、产品安全的一个重要措施。
此改进基于可移动式海洋软铺设备施工项目开发，改进后，经过文昌项目和沙特项目运用验证取得良好的应用效果，项目期间设备安全性能大大提升，降低事故发生的概率，且表现出以下优势：
1.设备之间联动线路连接采用航空插头设计，实现准确快捷插接。
2.操作简单，紧急情况下任意联动设备急停按钮可紧急停止全部联动设备，且在所有设备操作台可获得联动设备的运行状态，即使通讯设施受到干扰亦可根据联动设备的运行状态做出反应。
3.不影响设备正常运转和机组生产，设备安全性得以提升[2]。
参考文献
[1] 洪雯，陈亮亮，茅寅敏. 我国海洋工程装备市场现状和发展趋势研究[J]. 中国海洋平台，2015，（4）：5-8.
[2] 曹继鹏，程爱平，张红田. 纵剪设备两地电气控制及急停线路改进设计[J].新疆钢铁，2012，（3）：46-48.
（作者单位：天津北海油人力资源咨询服务有限公司深圳分公司）
关键词：软铺设备；急停联动；运行状态监控
1 问题提出
海底软管和海底电缆铺设设备统称为软铺设备，深圳海工公司海底软管和海底电缆铺设有两种工作模式，水平铺设模式和垂直铺设模式。水平铺设模式一般由2500吨卷管盘、1#15吨张紧器、2#15吨张紧器等设备组成，如图（1）。其中1#15吨张紧器和2#15吨张紧器为可移动式设备，可根据项目需要选择其中一台或两台使用，亦可用于其他船舶搭配固定甲板卷管盘使用。
软铺设備由不同设备厂家生产，所有设备之间无硬线连接，亦无关联接口。在铺设作业时，所有通讯指令皆来自于设备监督对讲机沟通，正常情况下，收到设备监督指令后，相关设备皆同时进行启动、停止或加减速度操作；因对讲机等通讯工具受噪音、电磁干扰、距离还有电源的影响，时常出现设备操作人员无法听清指令的情况，此情况不但会影响设备同步性，严重时还会发生海底软管和海底电缆损坏甚至人员伤亡。为实现更好地安全生产，减小设备不同步危害，现场改进中充分利用设备电气自动化资源，增加各个关联设备之间状态显示并完善设备紧急停止机制。
2 设备初始状态
目前我国海洋工程装备产业虽然在国际产业分工中处于劣势地位，但也初步具备了与参与国际竞争的条件[1]。随着国家重视海洋石油产业发展，海洋工程逐渐迈开脚步，但因海底软管及海底电缆铺设我们还处于摸索中前进阶段，经验方面还存在不足，在海底软管及海底电缆铺设过程中也出现过一系列的问题，导致产品和设备有不同程度的损伤，主要原因如下：
1.海底软管及海底电缆倒装入船舶卷管盘或设备海上铺设过程中，各设备之间软管和电缆的悬链线余量少，接收到设备监督指令后可供反应的时间短，一旦接收到指令没有及时反应可能会导致拉伤产品。
2.沟通过程中对讲机容易受干扰；对讲机属于开放式通讯，项目施工期间使用的频道很可能其他船舶或其他人也在使用，且对讲机干扰源较多，有些情况不能保证所有设备都收到指令。
3、各设备之间缺乏相互运行状态监控，导致在启动和停止时，无法获得其他关联设备是否已真实启动和停止，若联动设备没有及时启动或停止，将导致设备之间不同步而损坏产品。
4、当紧急情况按下急停按钮，对应设备紧急停止，但其他设备仍继续运行，若速度较快则迅速拉伤产品，存在很大的安全隐患。
3 技术改进方案
按原有设备设计，紧急情况下只能急停对应设备，但海洋软铺作业涉及设备较多，施工过程中仅急停单台设备存在不足，若其他设备继续运行，将造成设备不同步而拉伤产品，严重时可造成重大经济损失和人员伤害。
各设备急停按钮布置如图（2），因设备急停按钮较多，若将关联设备全部急停按钮串联作为急停联动输入信号，则故障率高且线路繁多。本改进方案采用原有急停信号为基础，PLC接收到原有急停信号输入时立即急停该设备，同时输出急停信号给联动设备，使联动设备亦紧急停止，达到同时紧急停止的目的。
为加强设备之间的信息分享，本方案还增加设备间运行状态监控的改进，增强设备操作可靠性，防止设备发生不同步危害，保障柔性管缆安全。
设备急停联动和运行状态监控改进设计具体如下：
1.急停硬线设计
软铺设备常用急停方式有安全继电器控制急停、PLC控制急停，国外先进设备厂商一般结合安全继电器急停和PLC急停使用。鉴于现阶段PLC性能提升，安全可靠性能增强，部分设备厂家已开始使用PLC作为急停控制，受现场设备限制，本方案采用设备PLC备用DI/DO通道作为急停联动输入输出信号。
因设备急停按钮齐全，且急停按钮常闭信号已接入PLC输入通道，故仅需增加设备之间联动急停信号，其设备间急停联动和运行状态监控改进硬线连接原理如图（3），以2500吨卷管盘为例，I1.6和I1.7为外部急停输入信号，Q13.0和Q13.1为急停输出至外部设备信号，若发生外部设备急停则I1.6或I1.7接收到信号且卷管盘立即紧急停止；若卷管盘需紧急停止，按下急停按钮同时Q13.0和Q13.1立即输出急停信号，外部设备将紧急停止；另外卷管盘通过Q13.2、Q13.3、Q13.4、Q13.5输出自身运行状态到其他设备，其他设备运行状态亦输出至卷管盘显示。
为连接便捷，联动设备间电缆连接采用航空插头设计，每个航空插头带一个短接插头，用于设备非联动使用时急停通道短接。
2.程序设计
本方案两台15吨张紧器PLC为西门子s7-300系列，2500吨卷管盘PlC为西门子s7-400系列，需通过西门子step7软件进行程序设计。以2#张紧器程序设计为例，如图（4）。由图程序段1可知，当该张紧器启动且运行速度大于0或者张力模式张力设置值大于0时，运行指示灯Q10.2和Q10.4亮起并输出到联动设备显示，张紧器停止时，停止指示灯Q10.3和Q10.5输出到联动设备显示，达到设备间状态监控的功能。
为保证急停联动可靠性，正常情况下，外部急停输入和输出信号皆为高电平。当该张紧器急停按钮I12.0、I8.0、I4.0其中一个被触发时，M30.0被置位为1并对张紧器进行急停，同时Q10.0和Q10.1复位为0，外部联动设备也将发生急停；若有外部联动设备急停被按下时，I11.0和I11.1由高电平变为低电平，M30.0被置位为1对张紧器进行急停，达到设备间急停联动控制。
为增强联动急停控制的安全可靠性，一旦急停按钮被触发，联动急停信号和设备正常急停信号一样具有记忆功能，即使触发急停的按钮被复位，所有联动设备还是处于急停状态，确认好现场状态后，按下设备故障复位按钮，设备方可进入可操作状态。为减少故障率，便于区分设备自身急停和联动设备急停，当急停信号来自于联动设备，则设备发生急停的同时蜂鸣器Q10.6响起，按下消音按钮音I11.2可进行消音操作。
4 结语
急停是设备控制系统一个重要功能，也是保护人员、设备、产品安全的一个重要措施。
此改进基于可移动式海洋软铺设备施工项目开发，改进后，经过文昌项目和沙特项目运用验证取得良好的应用效果，项目期间设备安全性能大大提升，降低事故发生的概率，且表现出以下优势：
1.设备之间联动线路连接采用航空插头设计，实现准确快捷插接。
2.操作简单，紧急情况下任意联动设备急停按钮可紧急停止全部联动设备，且在所有设备操作台可获得联动设备的运行状态，即使通讯设施受到干扰亦可根据联动设备的运行状态做出反应。
3.不影响设备正常运转和机组生产，设备安全性得以提升[2]。
参考文献
[1] 洪雯，陈亮亮，茅寅敏. 我国海洋工程装备市场现状和发展趋势研究[J]. 中国海洋平台，2015，（4）：5-8.
[2] 曹继鹏，程爱平，张红田. 纵剪设备两地电气控制及急停线路改进设计[J].新疆钢铁，2012，（3）：46-48.
（作者单位：天津北海油人力资源咨询服务有限公司深圳分公司）