摘 提要 : 為了 高起重機械本質安全和提 高工 作效率 , 本文介紹 了 起重機械安全監控管理系統 , 此系統具備監控通用 起重機工作過程和指 定運行參數能 力 , 能夠對重要的 運行參數 和安全狀態進行記錄并管理 , 并具備實時判 斷起重機操作信息。 系統 的 實現核 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、 導出起重機參數和歷 史狀態 , 同 時可根據起 重機械 的 實際 工藝和 對設 計做出優化 , 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

隨著農業、工業、建筑業和 交通運 輸業的發展 , 各行各業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、 網絡化和 智能化方向發展。 由于起重作業是一種事故多發性的作業 ,         為了保證起重機 在安全限度內工 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 , 起重機發生故障較多、監管工作不足，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 , 同時提高作業效率也是相當必要。 現代監控技術是集計算機技術 、 通信技術、 網絡技術和控制技術為一 體 , 也是對信息技術和監控技術的集成它不僅可以減少操作人  員的工作強度、 降低生產成本 、 提高生產率 ,  以隨時監視設備的運行狀況 , 給維護帶來極大的方便。

如果起重機上應用安全監控管理系統 , 則能高效快捷地監控 起重 機械的運 行狀態 ,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 監管狀況 ,提高管理的現代化 水平。 所以,面對我國起重機 以 及起重機 械的現狀 , 開發起重機的 監控管理系 統有著必要性和緊迫性。

通過顯示、 聲音等多種手段報警, 目前 , 起重機生產企業 以及 其他相關單位 , 在國家標準與規程的強制 要求下 , 起重機安全監控與數據傳輸系統的設計與實現 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 , 在以上參數都滿足的情況下 , 起重機仍存在危險區間 ; 某些型號起重機運行的效率相對較低,無法發揮起重機的最 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下,   甚至于在一些惡劣天氣環境下要仍然工作,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時發出警報,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下; 為了降低成本 ,提高起且可本文以通用起重機械安全監控管理系統為研究對象,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測和診斷功能為目標 , 經過數據的積累可提 高起重機的效率 , 完善優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 由安全狀態進人臨界安全狀態時 ,使得操作人員避免錯誤操作, 避免被動停機; 采用監控管理技術 ,來減少操作人員工作強度 ,提高生產率,實時監視設備運行狀況和產生故障報警功能, 加強 起重機系統和操作人員的安全性 , 并提供歷史數據查詢 , 為維護和修理帶來極大的方便 。

從長遠的考慮 , 安全監控管理系統對起重機械的發展有長足的幫助 , 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 個系統不 匹配 , 造成系統安 全度下降或運行效率下降。 起重機械安全監 控提 供對 其完善的監 控, 可長期 直接或間接的測量起重機械運行參數 ,  同時記錄操作員的輸人指令和起重機載重情況 , 根據這些長期的、 實際投人使用的設備 的詳細參數 , 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 的大量數據 ,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   起重機監控系統的國內外發展概況

目前起重機已 廣泛應用于農業、 工業 、 建筑業和交通運 輸業 , 但 由于 起重作業是一種事故多發性的作業 , 為了保證起重機的安全運行 , 起重機的安全系統則成為一 大研究重點。 達到起重機的安全運行系統重要的是能夠安全運行和實現監控系統。

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 穩定性的控制系統。

2 . 監控系統是指監視起重機的重要元器件,實時了解起重機 的運行情況、 工作狀況及重要數據。 監控系 統能 實現對起重 機的實時監控 、 動態顯示、 實時故障報警及歷史報警查詢、 生產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。

起重機中運用監控系統早已開始了 , 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 網絡實現對港口 的調度以及對起重機的監控 , 能夠隨時隨地監控現場 , 其他應用場合的起重機也都采用監控系統進行操作、 順利運行。如德國漢堡港最為現 代化的港口 ,采用了先進的裝卸系統和智能化的監控系統。 國外的技術水平已相當高 ,  監控系統很發達 ,  起重機監控系統向智能化、自動化方向發展 。

目前國內起重機監控系統運用也很廣 , 如中國的深圳鹽 田 國際集裝箱碼頭早已采用遠程監控系統 ,   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 控系 統 , 但只是實現基本的監視功能, 主要都是在中心監控室進行監控。運用監控系統能大大加強系統安全 , 減 少事故發生。

1 . 3 本課題研究開發的主要內容

本課題主要研究起重機監控管理系統, 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 實時性程序來實現監控管理功能 , 實現對起重機的現場監控及數據管理 , 加強系統的安全運 行 。 本文主要 內容如下 :

1. 通過現場調研和相關文獻閱讀, 了解架橋機監控系統的發展概況 , 掌握架橋機的工作原理和結構特點。

2 . 確定起重機監控的變量 , 確定上位機 與下位機 、 下位機 與現場設備 間采取的通訊方式 , 提出系統的控制方案和網絡結構 。

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

4 . 采用 C +  +  語言實現上位監控記錄功能。