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

2、起重機(jī)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(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)信息采集源有18項(xiàng)哺J，但針對(duì)門(mén)式起重機(jī)，其所要求采集的信息源為11項(xiàng)，分別是：起重量限制器、起升高度限位器／下降深度限位器、運(yùn)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(yùn)行機(jī)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(jī)構(gòu)制動(dòng)器。當(dāng)有遠(yuǎn)程監(jiān)控要求時(shí)，還要增加遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

3、起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

總體構(gòu)思和模塊劃分起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩個(gè)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(jī)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)地采集進(jìn)來(lái)，并且對(duì)其進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，然后控制起重機(jī)的運(yùn)行，此外，系統(tǒng)還將故障信號(hào)和危險(xiǎn)信號(hào)反映出來(lái)，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(chǔ)單元和控制輸出單元(CMS)。視頻信息系統(tǒng)采集起重機(jī)行走區(qū)域和吊點(diǎn)的圖像畫(huà)面，并顯示在司機(jī)室內(nèi)的顯示器上，供司機(jī)查看，同時(shí)存儲(chǔ)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(jī)械限位、感應(yīng)限位、紅外線光電限位、超速開(kāi)關(guān)、重量傳感器、測(cè)速編碼器、絕對(duì)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(hào)送至信息處理單元。PLC模塊用于接收操作站和機(jī)上各個(gè)傳感器的信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)地運(yùn)算和處理，然后輸出控制指令，控制相關(guān)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。其具有開(kāi)機(jī)自診斷功能，當(dāng)檢測(cè)到模塊故障或通訊問(wèn)題時(shí)，紅色的Error指示燈會(huì)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(jì)算和處理，同時(shí)根據(jù)起重機(jī)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(jī)組成。PLC的I／0及模擬量模塊將造船門(mén)式起重機(jī)上安裝的各種限位、編碼器、重量傳感器、風(fēng)速儀等信號(hào)實(shí)時(shí)地采集進(jìn)來(lái)，然后通過(guò)PLC的CPU對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，控制相關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，并作出邏輯處理和故障報(bào)警等判斷。對(duì)于極限限位和超速開(kāi)關(guān)這類(lèi)信號(hào)，則采取同時(shí)進(jìn)入硬件控制回路和PLC模塊，這樣可以起到雙保險(xiǎn)的作用；而對(duì)于有些不會(huì)造成損失的信號(hào)則直接進(jìn)PLC模塊。并且極限限位等一類(lèi)故障中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)通常使用的常態(tài)為常閉觸點(diǎn)，這樣，只要信號(hào)丟失，就認(rèn)為極限動(dòng)作，或者線路有問(wèn)題，提高了安全性。工控機(jī)用于實(shí)時(shí)讀取PLC程序內(nèi)相應(yīng)的信息，并且通過(guò)監(jiān)控軟件將造船門(mén)式起重機(jī)的各種監(jiān)控信息實(shí)時(shí)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(chǔ)單元和控制輸出單元(CMS)

CMS的功能是實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所采集的信息，并記錄操作指令和起重機(jī)實(shí)時(shí)工況，輸出控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。它主要由PLC的輸出模塊、驅(qū)動(dòng)器和數(shù)字硬盤(pán)等組成，CMS子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。CMS和PLC通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)相聯(lián)，實(shí)時(shí)讀取PLC內(nèi)相應(yīng)的信息，并且通過(guò)監(jiān)控軟件，將各種監(jiān)控信息實(shí)時(shí)顯示在電腦上，同時(shí)存儲(chǔ)在硬盤(pán)內(nèi)。無(wú)線設(shè)備又將工控機(jī)、PLC、硬盤(pán)錄像機(jī)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(guò)公網(wǎng)訪問(wèn)起重機(jī)上的CMS。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的容量大于2 GB的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行壓縮數(shù)據(jù)，并根據(jù)程序設(shè)置，自動(dòng)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(shí)，會(huì)在CMS的故障畫(huà)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(gè)布爾量，其滿足“標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行周期內(nèi)采用周期不大于100 ms”的要求。