進行架橋機狀態監控的必要性隨著高速鐵路與高速公路建設在我國的快速推進，架橋機的使用日益頻繁，架橋機傾覆事故時有發生，架橋機脫軌、傾覆，往往造成機毀人亡的重大后果［１］。國家標準《起重機械安全監控管理系統》（２０１１年５月征求意見稿）中也提出了“對起重機械工作過程進行監控，并能夠對重要運行參數和安全狀態進行記錄管理”的具體要求。因此，為保障架橋機安全運行，有必要對架橋機的作業狀態實施有效的監控，一方面可以將造成事故的隱患消除在萌生階段，另一方面可以對設備運行過程中影響安全性的重要特征參數進行長期監控，發現規律，為設備安全運行及再制造提供基礎資料。

本文以ＴＬＪ９００型架橋機為監控對象，設計了一套基于ＧＰＲＳ無線網絡的遠程監控系統。本系統主要由機載可編程控制器（ＰＬＣ）、無線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ以及遠程監控中心的服務器等組成，通過無線傳輸終端ＧＰＲＳ　ＤＴＵ將ＰＬＣ采集的數據傳送到遠程監控中心，從而可實現對架橋機遠程監控。

架橋機安全監控系統內容及測點分布

根據國家標準《起重機械安全監控管理系統》（２０１１年５月征求意見稿）中針對架橋機的水平傳感器、垂直傳感器、水平度、支腿垂直度的具體要求，架橋機安全監控系統以應變作為監控內容在架橋機的前支腿左和前支腿右、后支腿左和后支腿右、主梁左和主梁右等部位布置了６個應變傳感器，用于監控應變值是否超出正常值或左右出現明顯不對稱現象，以此判斷架橋機結構或起升機構是否出現異常；以傾角作為監控內容在前支腿布置了１個傾角傳感器，用于監測前支腿是否垂直。

架橋機監控系統的設計

總體方案

本系統主要由三部分組成：ＰＬＣ、無線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ和遠程監控中心，其結構示意圖如圖１所示。其中ＰＬＣ安裝于架橋機控制柜中，主要由電源模塊、ＣＰＵ模塊、接口模塊、數字量輸入模塊、模擬量輸入模塊和數字量輸出模塊等組成，在對架橋機架梁、過孔等作業實現控制的同時，將控制過程中所涉及到的相關狀態及安全信息記錄下來，并通過ＲＳ－２３２接口傳送給ＧＰＲＳ　ＤＴＵ模塊，經由ＧＰＲＳ網絡透明傳輸至遠程監控中心。

硬件設計

機載ＰＬＣ選用西門子Ｓ７－３００系列可編程邏輯控制器，在整個架橋過程中它主要負責主梁、前支腿、后支腿、輔助支腿、行走支腿、變頻器、前吊、后吊、前天車、后天車、前卷揚、后卷揚等架橋機各部分的監控，同時將狀態信息發送給無線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ。圖２為ＰＬＣ的組成框圖，ＰＬＣ系統由１個主站和２個從站聯網構成，共擴展了８個數字量輸入模塊（ＳＭ３２１）、１個模擬量輸入模塊（ＳＭ３３１）和６個數字量輸出模塊（ＳＭ３２２）。其中數字量輸入模塊和數字量輸出模塊用于實現架橋機各機構的監控，模擬量輸入模塊主要用于采集架橋機鋼結構應變和支腿傾角的模擬量信號。應變傳感器橋路輸出信號的動態范圍只有１０ｍＶ／Ｖ左右。

需配置應

變放大模塊用于將微弱信號變換到適于ＰＬＣ的標準輸入信號范圍。主站與從站通過擴展通訊模塊ＥＴ２００Ｍ，ＣＰ３４２－５）完成通訊過程，ＣＰＵ模塊（ＣＰＵ３１５－２ＤＰ）負責匯集、處理所有的數字量信號和模擬量信號，并通過ＲＳ－２３２接口與無線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ相連。