摘 提要 : 为了 高起重机械本质安全和提 高工 作效率 , 本文介绍 了起重机械安全监控管理系统 , 此系统具备监控通用 起重机工作过程和指 定运行参数能 力 , 能够对重要的 运行参数 和安全状态进行记录并管理 , 并具备实时判 断起重机操作信息。 系统 的 实现核 心 采 用西 门 子 57 3 0 PL C 作 为记 录 单元 , 上位机采用 工 控机记录、 整理、 导出起重机参数和历 史状态 , 同 时可根据起 重机械 的 实际 工艺和 对设 计做出优化 , 结果表明 , 所提 方法具 有较好的 效果 , 所做设计 具有理论及工程 意义

1. 1研究目的和 意义                                

随着农业、工业、建筑业和 交通运 输业的发展 , 各行各业起重机械的应用越来越多, 目前起重机不断朝着大型 化、自动化、 网络化和 智能化方向发展。 由于起重作业是一种事故多发性的作业 ,         为了保证起重机 在安全限度内工 作和 操作人员能安全驾驶 , 起重机 的安 全运行则成为一 大研究重点。目前 , 起重机发生故障较多、监管工作不足，而起重机作为重要的起重设备 , 运用又如此之广 ,        安全运行则成为首要问题 , 同时提高作业效率也是相当必要。 现代监控技术是集计算机技术 、 通信技术、 网络技术和控制技术为一 体 , 也是对信息技术和监控技术的集成它不仅可以减少操作人  员的工作强度、 降低生产成本 、 提高生产率 ,  以随时监视设备的运行状况 , 给维护带来极大的方便。

如果起重机上应用安全监控管理系统 , 则能高效快捷地监控 起重 机械的运 行状态 ,提高装卸效率,  增强安全性能 , 减少故障时间 , 这将显著改善目前起重机械的 监管状况 ,提高管理的现代化 水平。 所以,面对我国起重机 以 及起重机 械的现状 , 开发起重机的 监控管理系 统有着必要性和紧迫性。

通过显示、 声音等多种手段报警, 目前 , 起重机生产企业 以及 其他相关单位 , 在国家标准与规程的强制 要求下 , 起重机安全监控与数据传输系统的设计与实现给起重机安装各类安全保护装置， 比如起升限制器、行程限位、超速保护装置 等。然而 , 在以上参数都满足的情况下 , 起重机仍存在危险区间 ; 某些型号起重机运行的效率相对较低,无法发挥起重机的最 佳作用 ;  在施工过程中,为了提高效率、方便及提高吊载重量等原因 ,经常使起重机工作在缺少某种限制器甚至完全没有限制器的状态下; 为了降低成本,提高起重机利用率,起重机通常运行在满载荷的工作状态下,   甚至于在一些恶劣天气环境下要仍然工作,这些情形很容易导致起重机危险事故的发生。如果仅仅使用了各种被动单一式的安全保护装置,在起重机到达设计极限状态时发出警报,安全保护装置便中断起重机的当前工作,停机避险, 这就完全没有限制器的状态下; 为了降低成本 ,提高起且可本文以通用起重机械安全监控管理系统为研究对象,要求故障时间少、操作安全。

所以本文以提高起重机安全运行性能提高装卸效率加强电气故障的监测和诊断功能为目标 , 经过数据的积累可提 高起重机的效率 , 完善优化起重机的操作工艺和流程 , 提出起重机安全运行的最佳方式 ,即在保证安全的情况下尽量提高工作效率,希望起重机有较强的自控能力及自动错误诊断能力 ,能够在起重机 由安全状态进人临界安全状态时 ,使得操作人员避免错误操作, 避免被动停机; 采用监控管理技术 ,来减少操作人员工作强度 ,提高生产率,实时监视设备运行状况和产生故障报警功能, 加强 起重机系统和操作人员的安全性 , 并提供历史数据查询 , 为维护和修理带来极大的方便 。

从长远的考虑 , 安全监控管理系统对起重机械的发展有长足的帮助 , 起重机械结构设计来源于理论计算和设计经验 , 由于起重机械以安全第一为前提的特殊性 , 结构设计往往满足设计整体选型偏大 , 造成资源浪费, 或者由于工艺的改变导致部分设计不合理 , 造成起重机械起重某部件选型不 合理 , 与整 个系统不 匹配 , 造成系统安 全度下降或运行效率下降。 起重机械安全监 控提 供对 其完善的监 控, 可长期 直接或间接的测量起重机械运行参数 ,  同时记录操作员的输人指令和起重机载重情况 , 根据这些长期的、 实际投人使用的设备的详细参数 , 起重机的设计者 、 研究人员可获取同批次类似型号起重机大量完整可靠 的大量数据 ,从而对在用 起重 机做出疲劳分析、 寿命评估 , 同时改进、 改善起重机的设计 , 此项长期的工作功在当代 ,利在千秋。

1 . 2   起重机监控系统的国内外发展概况

目前起重机已 广泛应用于农业、 工业 、 建筑业和交通运 输业 , 但 由于 起重作业是一种事故多发性的作业 , 为了保证起重机的安全运行 , 起重机的安全系统则成为一 大研究重点。 达到起重机的安全运行系统重要的是能够安全运行和实现监控系统。

1 . 安全运行是 指起重机操作后大车 、 小车、起升 、 吊具等每一机构能 准确运 行 , 达到安全驾驶的目的 ,要具有高性能高 稳定性的控制系统。

2 . 监控系统是指监视起重机的重要元器件,实时了解起重机 的运行情况、 工作状况及重要数据。 监控系 统能 实现对起重 机的实时监控 、 动态显示、 实时故障报警及历史报警查询、 生产过程量报表生成和具有自诊 断功能 , 这些功能将使起重机运行更加安全。

起重机中运用监控系统早已开始了 , 国外对于港口 集装箱起重机已 使用 P L C 控制、 计算机软件和无线局域 网络实现对港口 的调度以及对起重机的监控 , 能够随时随地监控现场 , 其他应用场合的起重机也都采用监控系统进行操作、 顺利运行。如德国汉堡港最为现 代化的港口 ,采用了先进的装卸系统和智能化的监控系统。 国外的技术水平已相当高 ,  监控系统很发达 ,  起重机监控系统向智能化、自动化方向发展 。

目前国内起重机监控系统运用也很广 , 如中国的深圳盐 田 国际集装箱码头早已采用远程监控系统 ,   其他种类的龙门起重机和通用 桥式起重机的运用 场合也已 采用监 控系 统 , 但只是实现基本的监视功能, 主要都是在中心监控室进行监控。运用监控系统能大大加强系统安全 , 减 少事故发生。

1 . 3 本课题研究开发的主要内容

本课题主要研究起重机监控管理系统, 采用西门子 P L C 采集架桥机信号 , 通过实时性较好的 V C + + 编写 实时性程序来实现监控管理功能 , 实现对起重机的现场监控及数据管理 , 加强系统的安全运 行 。 本文主要 内容如下 :

1. 通过现场调研和相关文献阅读, 了解架桥机监控系统的发展概况 , 掌握架桥机的工作原理和结构特点。

2 . 确定起重机监控的变量 , 确定上位机 与下位机 、 下位机 与现场设备 间采取的通讯方式 , 提出系统的控制方案和网络结构 。

3 . 利用西门子 P L C 系统 、 编程软件 ST E P 7 完成起重机 P L C 下位监 控系统的程序设计。

4 . 采用 C +  +  语言实现上位监控记录功能。