摘 提要 : 為了 高起重機械本質(zhì)安全和提 高工 作效率 , 本文介紹 了起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng) , 此系統(tǒng)具備監(jiān)控通用 起重機工作過程和指 定運行參數(shù)能 力 , 能夠?qū)χ匾?運行參數(shù) 和安全狀態(tài)進行記錄并管理 , 并具備實時判 斷起重機操作信息。 系統(tǒng) 的 實現(xiàn)核 心 采 用西 門 子 57 3 0 PL C 作 為記 錄 單元 , 上位機采用 工 控機記錄、 整理、 導出起重機參數(shù)和歷 史狀態(tài) , 同 時可根據(jù)起 重機械 的 實際 工藝和 對設 計做出優(yōu)化 , 結果表明 , 所提 方法具 有較好的 效果 , 所做設計 具有理論及工程 意義

1. 1研究目的和 意義                                

隨著農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)和 交通運 輸業(yè)的發(fā)展 , 各行各業(yè)起重機械的應用越來越多, 目前起重機不斷朝著大型 化、自動化、 網(wǎng)絡化和 智能化方向發(fā)展。 由于起重作業(yè)是一種事故多發(fā)性的作業(yè) ,         為了保證起重機 在安全限度內(nèi)工 作和 操作人員能安全駕駛 , 起重機 的安 全運行則成為一 大研究重點。目前 , 起重機發(fā)生故障較多、監(jiān)管工作不足，而起重機作為重要的起重設備 , 運用又如此之廣 ,        安全運行則成為首要問題 , 同時提高作業(yè)效率也是相當必要。 現(xiàn)代監(jiān)控技術是集計算機技術 、 通信技術、 網(wǎng)絡技術和控制技術為一 體 , 也是對信息技術和監(jiān)控技術的集成它不僅可以減少操作人  員的工作強度、 降低生產(chǎn)成本 、 提高生產(chǎn)率 ,  以隨時監(jiān)視設備的運行狀況 , 給維護帶來極大的方便。

如果起重機上應用安全監(jiān)控管理系統(tǒng) , 則能高效快捷地監(jiān)控 起重 機械的運 行狀態(tài) ,提高裝卸效率,  增強安全性能 , 減少故障時間 , 這將顯著改善目前起重機械的 監(jiān)管狀況 ,提高管理的現(xiàn)代化 水平。 所以,面對我國起重機 以 及起重機 械的現(xiàn)狀 , 開發(fā)起重機的 監(jiān)控管理系 統(tǒng)有著必要性和緊迫性。

通過顯示、 聲音等多種手段報警, 目前 , 起重機生產(chǎn)企業(yè) 以及 其他相關單位 , 在國家標準與規(guī)程的強制 要求下 , 起重機安全監(jiān)控與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)給起重機安裝各類安全保護裝置， 比如起升限制器、行程限位、超速保護裝置 等。然而 , 在以上參數(shù)都滿足的情況下 , 起重機仍存在危險區(qū)間 ; 某些型號起重機運行的效率相對較低,無法發(fā)揮起重機的最 佳作用 ;  在施工過程中,為了提高效率、方便及提高吊載重量等原因 ,經(jīng)常使起重機工作在缺少某種限制器甚至完全沒有限制器的狀態(tài)下; 為了降低成本,提高起重機利用率,起重機通常運行在滿載荷的工作狀態(tài)下,   甚至于在一些惡劣天氣環(huán)境下要仍然工作,這些情形很容易導致起重機危險事故的發(fā)生。如果僅僅使用了各種被動單一式的安全保護裝置,在起重機到達設計極限狀態(tài)時發(fā)出警報,安全保護裝置便中斷起重機的當前工作,停機避險, 這就完全沒有限制器的狀態(tài)下; 為了降低成本 ,提高起且可本文以通用起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)為研究對象,要求故障時間少、操作安全。

所以本文以提高起重機安全運行性能提高裝卸效率加強電氣故障的監(jiān)測和診斷功能為目標 , 經(jīng)過數(shù)據(jù)的積累可提 高起重機的效率 , 完善優(yōu)化起重機的操作工藝和流程 , 提出起重機安全運行的最佳方式 ,即在保證安全的情況下盡量提高工作效率,希望起重機有較強的自控能力及自動錯誤診斷能力 ,能夠在起重機 由安全狀態(tài)進人臨界安全狀態(tài)時 ,使得操作人員避免錯誤操作, 避免被動停機; 采用監(jiān)控管理技術 ,來減少操作人員工作強度 ,提高生產(chǎn)率,實時監(jiān)視設備運行狀況和產(chǎn)生故障報警功能, 加強 起重機系統(tǒng)和操作人員的安全性 , 并提供歷史數(shù)據(jù)查詢 , 為維護和修理帶來極大的方便 。

從長遠的考慮 , 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)對起重機械的發(fā)展有長足的幫助 , 起重機械結構設計來源于理論計算和設計經(jīng)驗 , 由于起重機械以安全第一為前提的特殊性 , 結構設計往往滿足設計整體選型偏大 , 造成資源浪費, 或者由于工藝的改變導致部分設計不合理 , 造成起重機械起重某部件選型不 合理 , 與整 個系統(tǒng)不 匹配 , 造成系統(tǒng)安 全度下降或運行效率下降。 起重機械安全監(jiān) 控提 供對 其完善的監(jiān) 控, 可長期 直接或間接的測量起重機械運行參數(shù) ,  同時記錄操作員的輸人指令和起重機載重情況 , 根據(jù)這些長期的、 實際投人使用的設備的詳細參數(shù) , 起重機的設計者 、 研究人員可獲取同批次類似型號起重機大量完整可靠 的大量數(shù)據(jù) ,從而對在用 起重 機做出疲勞分析、 壽命評估 , 同時改進、 改善起重機的設計 , 此項長期的工作功在當代 ,利在千秋。

1 . 2   起重機監(jiān)控系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展概況

目前起重機已 廣泛應用于農(nóng)業(yè)、 工業(yè) 、 建筑業(yè)和交通運 輸業(yè) , 但 由于 起重作業(yè)是一種事故多發(fā)性的作業(yè) , 為了保證起重機的安全運行 , 起重機的安全系統(tǒng)則成為一 大研究重點。 達到起重機的安全運行系統(tǒng)重要的是能夠安全運行和實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。

1 . 安全運行是 指起重機操作后大車 、 小車、起升 、 吊具等每一機構能 準確運 行 , 達到安全駕駛的目的 ,要具有高性能高 穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)。

2 . 監(jiān)控系統(tǒng)是指監(jiān)視起重機的重要元器件,實時了解起重機 的運行情況、 工作狀況及重要數(shù)據(jù)。 監(jiān)控系 統(tǒng)能 實現(xiàn)對起重 機的實時監(jiān)控 、 動態(tài)顯示、 實時故障報警及歷史報警查詢、 生產(chǎn)過程量報表生成和具有自診 斷功能 , 這些功能將使起重機運行更加安全。

起重機中運用監(jiān)控系統(tǒng)早已開始了 , 國外對于港口 集裝箱起重機已 使用 P L C 控制、 計算機軟件和無線局域 網(wǎng)絡實現(xiàn)對港口 的調(diào)度以及對起重機的監(jiān)控 , 能夠隨時隨地監(jiān)控現(xiàn)場 , 其他應用場合的起重機也都采用監(jiān)控系統(tǒng)進行操作、 順利運行。如德國漢堡港最為現(xiàn) 代化的港口 ,采用了先進的裝卸系統(tǒng)和智能化的監(jiān)控系統(tǒng)。 國外的技術水平已相當高 ,  監(jiān)控系統(tǒng)很發(fā)達 ,  起重機監(jiān)控系統(tǒng)向智能化、自動化方向發(fā)展 。

目前國內(nèi)起重機監(jiān)控系統(tǒng)運用也很廣 , 如中國的深圳鹽 田 國際集裝箱碼頭早已采用遠程監(jiān)控系統(tǒng) ,   其他種類的龍門起重機和通用 橋式起重機的運用 場合也已 采用監(jiān) 控系 統(tǒng) , 但只是實現(xiàn)基本的監(jiān)視功能, 主要都是在中心監(jiān)控室進行監(jiān)控。運用監(jiān)控系統(tǒng)能大大加強系統(tǒng)安全 , 減 少事故發(fā)生。

1 . 3 本課題研究開發(fā)的主要內(nèi)容

本課題主要研究起重機監(jiān)控管理系統(tǒng), 采用西門子 P L C 采集架橋機信號 , 通過實時性較好的 V C + + 編寫 實時性程序來實現(xiàn)監(jiān)控管理功能 , 實現(xiàn)對起重機的現(xiàn)場監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理 , 加強系統(tǒng)的安全運 行 。 本文主要 內(nèi)容如下 :

1. 通過現(xiàn)場調(diào)研和相關文獻閱讀, 了解架橋機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展概況 , 掌握架橋機的工作原理和結構特點。

2 . 確定起重機監(jiān)控的變量 , 確定上位機 與下位機 、 下位機 與現(xiàn)場設備 間采取的通訊方式 , 提出系統(tǒng)的控制方案和網(wǎng)絡結構 。

3 . 利用西門子 P L C 系統(tǒng) 、 編程軟件 ST E P 7 完成起重機 P L C 下位監(jiān) 控系統(tǒng)的程序設計。

4 . 采用 C +  +  語言實現(xiàn)上位監(jiān)控記錄功能。