起重機安全監控管理系統研究目標與內容

1、研究目標

起重機械安全監控管理系統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計研發的一套設備管理解決方案，主要用于反映起重機械實時和有效的運行狀況，并能夠對這些狀況和司機的操作指令進行實時地監控、記錄和歷史回放；實時監控檢測起重機工況，自帶診斷功能，快速危險狀況報警以及安全控制。系統具有黑匣子功能，自動記錄作業時的危險工況，為事故分析處理提供依據。

2、起重機安全監控信息采集要求

根據GB／T28264標準的要求，大型起重機械安全監控系統信息采集源有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、聯鎖保護安全裝置、抗風防滑裝置、風速儀裝置、同一或不同一軌道運行機構防碰撞裝置、超速保護裝置、供電電纜卷筒安全限位、起升機構制動器。當有遠程監控要求時，還要增加遠程視頻監控。

3、起重機安全監控管理系統設計

總體構思和模塊劃分起重機安全監控系統主要由兩個子系統組成，分別是數據信息系統、視頻信息系統。數據信息系統將起重機運行時的數據信息實時地采集進來，并且對其進行處理和存儲，然后控制起重機的運行，此外，系統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)。視頻信息系統采集起重機行走區域和吊點的圖像畫面，并顯示在司機室內的顯示器上，供司機查看，同時存儲72 h。

3、數據信息系統

3．1信息采集單元

信息采集單元用于讀取信息源數據。它由機械限位、感應限位、紅外線光電限位、超速開關、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，并進行相應地運算和處理，然后輸出控制指令，控制相關機構的運行。其具有開機自診斷功能，當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據進行計算和處理，同時根據起重機工況的要求，執行邏輯控制。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、風速儀等信號實時地采集進來，然后通過PLC的CPU對信號進行處理，控制相關機構運行，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這類信號，則采取同時進入硬件控制回路和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PLC模塊。并且極限限位等一類故障中，系統設計時通常使用的常態為常閉觸點，這樣，只要信號丟失，就認為極限動作，或者線路有問題，提高了安全性。工控機用于實時讀取PLC程序內相應的信息，并且通過監控軟件將造船門式起重機的各種監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，可以將數據導出成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、驅動器和數字硬盤等組成，CMS子系統結構圖如圖3所示。CMS和PLC通過以太網交換機相聯，實時讀取PLC內相應的信息，并且通過監控軟件，將各種監控信息實時顯示在電腦上，同時存儲在硬盤內。無線設備又將工控機、PLC、硬盤錄像機接入地面局域網，將信息傳輸至服務器。局域網又與公網相連，用戶可以通過公網訪問起重機上的CMS。當數據庫存儲的容量大于2 GB的時候系統會自動進行壓縮數據，并根據程序設置，自動刪除最早的歷史數據，刪除的數量在程序中可以定義。故障記錄達到設定數量時，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內可以處理1 000個布爾量，其滿足“標準的運行周期內采用周期不大于100 ms”的要求。