起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)研究目標(biāo)與內(nèi)容

1、研究目標(biāo)

起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主要是為保證起重機械運行的安全性、可控性以及可管理性而設(shè)計研發(fā)的一套設(shè)備管理解決方案，主要用于反映起重機械實時和有效的運行狀況，并能夠?qū)@些狀況和司機的操作指令進(jìn)行實時地監(jiān)控、記錄和歷史回放；實時監(jiān)控檢測起重機工況，自帶診斷功能，快速危險狀況報警以及安全控制。系統(tǒng)具有黑匣子功能，自動記錄作業(yè)時的危險工況，為事故分析處理提供依據(jù)。

2、起重機安全監(jiān)控信息采集要求

根據(jù)GB／T28264標(biāo)準(zhǔn)的要求，大型起重機械安全監(jiān)控系統(tǒng)信息采集源有18項哺J，但針對門式起重機，其所要求采集的信息源為11項，分別是：起重量限制器、起升高度限位器／下降深度限位器、運行行程限位器、偏斜限位器、聯(lián)鎖保護(hù)安全裝置、抗風(fēng)防滑裝置、風(fēng)速儀裝置、同一或不同一軌道運行機構(gòu)防碰撞裝置、超速保護(hù)裝置、供電電纜卷筒安全限位、起升機構(gòu)制動器。當(dāng)有遠(yuǎn)程監(jiān)控要求時，還要增加遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

3、起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計

總體構(gòu)思和模塊劃分起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩個子系統(tǒng)組成，分別是數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)、視頻信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)將起重機運行時的數(shù)據(jù)信息實時地采集進(jìn)來，并且對其進(jìn)行處理和存儲，然后控制起重機的運行，此外，系統(tǒng)還將故障信號和危險信號反映出來，提醒操作人員和維修管理員。該系統(tǒng)包括信息采集單元(限位、重量傳感器、編碼器等)，信息處理單元(PLC)，信息存儲單元和控制輸出單元(CMS)。視頻信息系統(tǒng)采集起重機行走區(qū)域和吊點的圖像畫面，并顯示在司機室內(nèi)的顯示器上，供司機查看，同時存儲72 h。

3、數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)

3．1信息采集單元

信息采集單元用于讀取信息源數(shù)據(jù)。它由機械限位、感應(yīng)限位、紅外線光電限位、超速開關(guān)、重量傳感器、測速編碼器、絕對值編碼器、PLC的輸人模塊等組成，信息采集模塊示意圖如圖2所示，它們將采集的信號送至信息處理單元。PLC模塊用于接收操作站和機上各個傳感器的信號，并進(jìn)行相應(yīng)地運算和處理，然后輸出控制指令，控制相關(guān)機構(gòu)的運行。其具有開機自診斷功能，當(dāng)檢測到模塊故障或通訊問題時，紅色的Error指示燈會亮起。

3．2  信息處理單元

信息處理單元將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和處理，同時根據(jù)起重機工況的要求，執(zhí)行邏輯控制。它由可編程序控制器和工控機組成。PLC的I／0及模擬量模塊將造船門式起重機上安裝的各種限位、編碼器、重量傳感器、風(fēng)速儀等信號實時地采集進(jìn)來，然后通過PLC的CPU對信號進(jìn)行處理，控制相關(guān)機構(gòu)運行，并作出邏輯處理和故障報警等判斷。對于極限限位和超速開關(guān)這類信號，則采取同時進(jìn)入硬件控制回路和PLC模塊，這樣可以起到雙保險的作用；而對于有些不會造成損失的信號則直接進(jìn)PLC模塊。并且極限限位等一類故障中，系統(tǒng)設(shè)計時通常使用的常態(tài)為常閉觸點，這樣，只要信號丟失，就認(rèn)為極限動作，或者線路有問題，提高了安全性。工控機用于實時讀取PLC程序內(nèi)相應(yīng)的信息，并且通過監(jiān)控軟件將造船門式起重機的各種監(jiān)控信息實時顯示在電腦上，是信息處理單元和CMS單元的連接紐帶。該軟件還提供了接口，可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出成Excel通用形式。

3．3 信息存儲單元和控制輸出單元(CMS)

CMS的功能是實時存儲所采集的信息，并記錄操作指令和起重機實時工況，輸出控制信號和報警信號。它主要由PLC的輸出模塊、驅(qū)動器和數(shù)字硬盤等組成，CMS子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。CMS和PLC通過以太網(wǎng)交換機相聯(lián)，實時讀取PLC內(nèi)相應(yīng)的信息，并且通過監(jiān)控軟件，將各種監(jiān)控信息實時顯示在電腦上，同時存儲在硬盤內(nèi)。無線設(shè)備又將工控機、PLC、硬盤錄像機接入地面局域網(wǎng)，將信息傳輸至服務(wù)器。局域網(wǎng)又與公網(wǎng)相連，用戶可以通過公網(wǎng)訪問起重機上的CMS。當(dāng)數(shù)據(jù)庫存儲的容量大于2 GB的時候系統(tǒng)會自動進(jìn)行壓縮數(shù)據(jù)，并根據(jù)程序設(shè)置，自動刪除最早的歷史數(shù)據(jù)，刪除的數(shù)量在程序中可以定義。故障記錄達(dá)到設(shè)定數(shù)量時，會在CMS的故障畫面上，提醒用戶備份。PLC擁有700 MHz的CPU，采樣速度為0．14ms內(nèi)可以處理1 000個布爾量，其滿足“標(biāo)準(zhǔn)的運行周期內(nèi)采用周期不大于100 ms”的要求。