摘 提要 : 為了 高起重機(jī)械本質(zhì)安全和提 高工 作效率 , 本文介紹 了起重機(jī)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(jī)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(jìn)行記錄并管理 , 并具備實時判 斷起重機(jī)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(jī)采用 工 控機(jī)記錄、 整理、 導(dǎo)出起重機(jī)參數(shù)和歷 史狀態(tài) , 同 時可根據(jù)起 重機(jī)械 的 實際 工藝和 對設(shè) 計做出優(yōu)化 , 結(jié)果表明 , 所提 方法具 有較好的 效果 , 所做設(shè)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(jī)械的應(yīng)用越來越多, 目前起重機(jī)不斷朝著大型 化、自動化、 網(wǎng)絡(luò)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(jī) 在安全限度內(nèi)工 作和 操作人員能安全駕駛 , 起重機(jī) 的安 全運行則成為一 大研究重點。目前 , 起重機(jī)發(fā)生故障較多、監(jiān)管工作不足，而起重機(jī)作為重要的起重設(shè)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(dāng)必要。 現(xiàn)代監(jiān)控技術(shù)是集計算機(jī)技術(shù) 、 通信技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)為一 體 , 也是對信息技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)的集成它不僅可以減少操作人  員的工作強(qiáng)度、 降低生產(chǎn)成本 、 提高生產(chǎn)率 ,  以隨時監(jiān)視設(shè)備的運行狀況 , 給維護(hù)帶來極大的方便。

如果起重機(jī)上應(yīng)用安全監(jiān)控管理系統(tǒng) , 則能高效快捷地監(jiān)控 起重 機(jī)械的運 行狀態(tài) ,提高裝卸效率,  增強(qiáng)安全性能 , 減少故障時間 , 這將顯著改善目前起重機(jī)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(jī) 以 及起重機(jī) 械的現(xiàn)狀 , 開發(fā)起重機(jī)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(jī)生產(chǎn)企業(yè) 以及 其他相關(guān)單位 , 在國家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程的強(qiáng)制 要求下 , 起重機(jī)安全監(jiān)控與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)給起重機(jī)安裝各類安全保護(hù)裝置， 比如起升限制器、行程限位、超速保護(hù)裝置 等。然而 , 在以上參數(shù)都滿足的情況下 , 起重機(jī)仍存在危險區(qū)間 ; 某些型號起重機(jī)運行的效率相對較低,無法發(fā)揮起重機(jī)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(jī)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(jī)利用率,起重機(jī)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(dǎo)致起重機(jī)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(hù)裝置,在起重機(jī)到達(dá)設(shè)計極限狀態(tài)時發(fā)出警報,安全保護(hù)裝置便中斷起重機(jī)的當(dāng)前工作,停機(jī)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(jī)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(jī)安全運行性能提高裝卸效率加強(qiáng)電氣故障的監(jiān)測和診斷功能為目標(biāo) , 經(jīng)過數(shù)據(jù)的積累可提 高起重機(jī)的效率 , 完善優(yōu)化起重機(jī)的操作工藝和流程 , 提出起重機(jī)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(jī)有較強(qiáng)的自控能力及自動錯誤診斷能力 ,能夠在起重機(jī) 由安全狀態(tài)進(jìn)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(jī); 采用監(jiān)控管理技術(shù) ,來減少操作人員工作強(qiáng)度 ,提高生產(chǎn)率,實時監(jiān)視設(shè)備運行狀況和產(chǎn)生故障報警功能, 加強(qiáng) 起重機(jī)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(hù)和修理帶來極大的方便 。

從長遠(yuǎn)的考慮 , 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)對起重機(jī)械的發(fā)展有長足的幫助 , 起重機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計來源于理論計算和設(shè)計經(jīng)驗 , 由于起重機(jī)械以安全第一為前提的特殊性 , 結(jié)構(gòu)設(shè)計往往滿足設(shè)計整體選型偏大 , 造成資源浪費, 或者由于工藝的改變導(dǎo)致部分設(shè)計不合理 , 造成起重機(jī)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(jī)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(jī)械運行參數(shù) ,  同時記錄操作員的輸人指令和起重機(jī)載重情況 , 根據(jù)這些長期的、 實際投人使用的設(shè)備的詳細(xì)參數(shù) , 起重機(jī)的設(shè)計者 、 研究人員可獲取同批次類似型號起重機(jī)大量完整可靠 的大量數(shù)據(jù) ,從而對在用 起重 機(jī)做出疲勞分析、 壽命評估 , 同時改進(jìn)、 改善起重機(jī)的設(shè)計 , 此項長期的工作功在當(dāng)代 ,利在千秋。

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

目前起重機(jī)已 廣泛應(yīng)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(jī)的安全運行 , 起重機(jī)的安全系統(tǒng)則成為一 大研究重點。 達(dá)到起重機(jī)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(jī)操作后大車 、 小車、起升 、 吊具等每一機(jī)構(gòu)能 準(zhǔn)確運 行 , 達(dá)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(jī)的重要元器件,實時了解起重機(jī) 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(jī)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(jī)運行更加安全。

起重機(jī)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(jī)已 使用 P L C 控制、 計算機(jī)軟件和無線局域 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對港口 的調(diào)度以及對起重機(jī)的監(jiān)控 , 能夠隨時隨地監(jiān)控現(xiàn)場 , 其他應(yīng)用場合的起重機(jī)也都采用監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)的裝卸系統(tǒng)和智能化的監(jiān)控系統(tǒng)。 國外的技術(shù)水平已相當(dāng)高 ,  監(jiān)控系統(tǒng)很發(fā)達(dá) ,  起重機(jī)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(jī)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) ,   其他種類的龍門起重機(jī)和通用 橋式起重機(jī)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(jìn)行監(jiān)控。運用監(jiān)控系統(tǒng)能大大加強(qiáng)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(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng), 采用西門子 P L C 采集架橋機(jī)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(jī)的現(xiàn)場監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理 , 加強(qiáng)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(guān)文獻(xiàn)閱讀, 了解架橋機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展概況 , 掌握架橋機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點。

2 . 確定起重機(jī)監(jiān)控的變量 , 確定上位機(jī) 與下位機(jī) 、 下位機(jī) 與現(xiàn)場設(shè)備 間采取的通訊方式 , 提出系統(tǒng)的控制方案和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 。

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(jī) P L C 下位監(jiān) 控系統(tǒng)的程序設(shè)計。

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