起重机安全监控管理系统研究目标与内容

1、研究目标

起重机械安全监控管理系统主要是为保证起重机械运行的安全性、可控性以及可管理性而设计研发的一套设备管理解决方案，主要用于反映起重机械实时和有效的运行状况，并能够对这些状况和司机的操作指令进行实时地监控、记录和历史回放；实时监控检测起重机工况，自带诊断功能，快速危险状况报警以及安全控制。系统具有黑匣子功能，自动记录作业时的危险工况，为事故分析处理提供依据。

2、起重机安全监控信息采集要求

根据GB／T28264标准的要求，大型起重机械安全监控系统信息采集源有18项哺J，但针对门式起重机，其所要求采集的信息源为11项，分别是：起重量限制器、起升高度限位器／下降深度限位器、运行行程限位器、偏斜限位器、联锁保护安全装置、抗风防滑装置、风速仪装置、同一或不同一轨道运行机构防碰撞装置、超速保护装置、供电电缆卷筒安全限位、起升机构制动器。当有远程监控要求时，还要增加远程视频监控。

3、起重机安全监控管理系统设计

总体构思和模块划分起重机安全监控系统主要由两个子系统组成，分别是数据信息系统、视频信息系统。数据信息系统将起重机运行时的数据信息实时地采集进来，并且对其进行处理和存储，然后控制起重机的运行，此外，系统还将故障信号和危险信号反映出来，提醒操作人员和维修管理员。该系统包括信息采集单元(限位、重量传感器、编码器等)，信息处理单元(PLC)，信息存储单元和控制输出单元(CMS)。视频信息系统采集起重机行走区域和吊点的图像画面，并显示在司机室内的显示器上，供司机查看，同时存储72 h。

3、数据信息系统

3．1信息采集单元

信息采集单元用于读取信息源数据。它由机械限位、感应限位、红外线光电限位、超速开关、重量传感器、测速编码器、绝对值编码器、PLC的输人模块等组成，信息采集模块示意图如图2所示，它们将采集的信号送至信息处理单元。PLC模块用于接收操作站和机上各个传感器的信号，并进行相应地运算和处理，然后输出控制指令，控制相关机构的运行。其具有开机自诊断功能，当检测到模块故障或通讯问题时，红色的Error指示灯会亮起。

3．2  信息处理单元

信息处理单元将采集到的数据进行计算和处理，同时根据起重机工况的要求，执行逻辑控制。它由可编程序控制器和工控机组成。PLC的I／0及模拟量模块将造船门式起重机上安装的各种限位、编码器、重量传感器、风速仪等信号实时地采集进来，然后通过PLC的CPU对信号进行处理，控制相关机构运行，并作出逻辑处理和故障报警等判断。对于极限限位和超速开关这类信号，则采取同时进入硬件控制回路和PLC模块，这样可以起到双保险的作用；而对于有些不会造成损失的信号则直接进PLC模块。并且极限限位等一类故障中，系统设计时通常使用的常态为常闭触点，这样，只要信号丢失，就认为极限动作，或者线路有问题，提高了安全性。工控机用于实时读取PLC程序内相应的信息，并且通过监控软件将造船门式起重机的各种监控信息实时显示在电脑上，是信息处理单元和CMS单元的连接纽带。该软件还提供了接口，可以将数据导出成Excel通用形式。

3．3 信息存储单元和控制输出单元(CMS)

CMS的功能是实时存储所采集的信息，并记录操作指令和起重机实时工况，输出控制信号和报警信号。它主要由PLC的输出模块、驱动器和数字硬盘等组成，CMS子系统结构图如图3所示。CMS和PLC通过以太网交换机相联，实时读取PLC内相应的信息，并且通过监控软件，将各种监控信息实时显示在电脑上，同时存储在硬盘内。无线设备又将工控机、PLC、硬盘录像机接入地面局域网，将信息传输至服务器。局域网又与公网相连，用户可以通过公网访问起重机上的CMS。当数据库存储的容量大于2 GB的时候系统会自动进行压缩数据，并根据程序设置，自动删除最早的历史数据，删除的数量在程序中可以定义。故障记录达到设定数量时，会在CMS的故障画面上，提醒用户备份。PLC拥有700 MHz的CPU，采样速度为0．14ms内可以处理1 000个布尔量，其满足“标准的运行周期内采用周期不大于100 ms”的要求。