塔式起重机是臂架安置在垂直的塔身顶部的可 回转臂架型起重机塔式起重机又称塔机或塔吊， 是现代工程建设中一种主要的起重机械'目前大部分的塔机在工作室由于牵引小车牵引 幅度过大长达上百米以及起升高度太高，操控 人员很难通过目测的方式得到准确数据，一般都是 通过地面指挥人员利用对讲机协助操控人员反复移 动工件等得到大致位置，这就给操作者带来了很多 不便，大大降低了工作效率，亦有可能造成安全事 故此外，GB/T 5031-2008丨塔式起重机^国家标 准中第5.6.12.2条明确指出塔应安装有显示记录 装置，该装置应以图形和/或该装置应以图形和/ 或字符方式向司机显示塔机当前主要工作参数和额 定能力参数H主要工作参数又包括塔机的工作幅 度和起升高度,因此在原有塔机的基础上加装一套 数控显示的安全监控系统对上述参数进行测量就显示。

塔机安全监控系统的构成

塔机起吊货物的过程主要为起升变幅与回 转，其中起身变幅的工作原理为：由于电机的运 作，联轴器带&穿绕在卷筒上的钢丝绳运动，从而 实现物体在垂直水平方向中运动本人通过长期 对塔机的研究，k现几个特点：（1所有塔机的 起升变幅机构均配备有限位装置，绝大多数是采 用多I力能转角限位器，该限位器与卷的连接方式 均为大小齿轮啮合的形式；G起升\变幅电机 的转速普遍在60m/<11 in以下 '结合上述特点，分析加装塔机安全监控系统的 可行性：我们可以利用齿轮啮合的特点，在多功能 转角限位器处加装一套设备，即旋转编码器和可编 程控制器（PL0 通过旋转编码器输出的角位移信号进行辨向和计数，再使用PLC对辨向信号和 计数信号进行处理，得到牵引机构在垂直方向以及 水平方向运动的位移值并在触摸屏上显示，从而实现精确定位整个安全监控系统的构成。

目前大多PLC都具有高速计数器功能，不需 增加特殊功能单元就可以处理频率高达几十或上百 KHz的脉冲信号而塔机对垂直方向水平方向精 度和响应速度要求不是很高，因此可&通过对塔机 垂直方向水平方向运动信号通过齿轮啮合进行采 样、合理地选用编码器，让脉冲频率既能在PLC 处理的范围内又可以满足测量的精度要求在测量 时，让PLC对所接收的脉冲数与设定数值进行比 较，根据比较结果驱动相应的输出点对牵引小车变 频器进行输出频率的控制，实现接近设定值时电机 输出频率降低，从而减小系统惯性，达到精确定位 的目的通过对2个编码器的信号高 速计数处理得到相应的距离在触摸屏上显示，也可 以通过触摸屏设置数据控制执行机构停留在期望位 置

塔机安全监控系统编码器的选取与安装

旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它能 将被测的角位移直接转换成数字信号高速脉冲信 号&]因此可将旋转编码器的输出脉冲信号直接 输入给PLC,利用PLC的高速计数器对其脉冲信 号进行计数，以获得测量结果编码器的选取要符 合两个方面，一是PLC接收的最高脉冲频率，二 是测量的精度0〇毫米我们选用的是编码器分 辨率是100P/R海转每相输出100个脉吨的 以测量水平方向位移为例，电机最高转速是1500 $专/分（25转/秒卷扬机卷筒直径为400毫米， 卷扬机卷筒大齿轮数为40,检测用的减速小齿轮 数10,齿轮减速比为4验证如下：同时由上面的数据知道系统每发一个脉冲行走 了 3.14mm 由于系统脉冲最高频率远远低于PLC 采用的最高频率，因此满足了第一个条件；我们的 行走距离精度要求是10mm,可知理论精度完全满 足此要求在旋转编码器属于精密元件，塔机工作环境极 为恶劣，在使用中遇到的重要问题是如何抗干扰 具体措施有：

在编码器外部再加装一个防护壳，以加强 对其进行保护，在安装使用时不要剧烈震动和敲打，安装 于检测齿轮上的编码器要求其安装与传动轴误差不 大于0.2mm。信号传输时用屏蔽电缆，屏蔽线接地与编码器的电源端连接编码器的COM端与 PLC输入COM端连接，A B两相脉冲输出线直接 与PLC的输入端连接如'图3所示（以垂直向为例）

PLC控制系统编程

本文以三菱FX2N系列PLC与精工SEIKO型 旋转编码器为例，介绍编码器与PLC的硬件接线 方式以及编程e旋转编码器有4条引线，其中2条是脉冲输出 线，1条是COM端线，1条是电源线编码器的电 源可以是外接电源，也可直接使用PLC的DC24V本软件设计重点主要在于数据采集及计算上； 本设计中采用了两个高速计数器C251和C253来 简化设计其中C251通过计算前进后退的脉冲 数，再进行换算后用于显示牵引机构水平方向的当 前位置；C253通过计算上升和下降的脉冲数，再 进行换算后用于显示牵引机构垂直方向的当前位 置；以垂直移动为例简述定位过程，在触摸屏上设 置好需要定位的位置后，通过计算把需要的脉冲数 送到一个D寄存器，根据机构上升还是下降C253 进行加减计数，时刻比较D寄存器与C253中的 值，根据比较结果驱动相应的输出点对变频器进行 输出频率的控制，实现接近设定值时进给速度变 慢，从而达到精确定位图4是垂直方向距离显示的部分程序根据上面计算得知，编码器发出一个脉冲相当 于走了 0.00314米也就是一个脉冲当量的距离为 0.00314米0204), C253表示的当前的脉冲数，用 脉冲当量乘以脉冲数即可得到当前的距离0210), 单位为米X7为初始位置触发点，当X7有效时， 把当前的距离通过换算成D207(初始位置)后输入 C251即可初始位置复位。

塔机作为现代工业与民用建筑的主要施工机械 之一，在现代化建筑施工过程中的应用越来越广 作用越来越大，扮演的角色越来越重要，因此塔机 的安全操作和使用是建筑业界十分关注的问题采 用旋转编码器和PLC构成的安全监控系统对于塔 机的安全使用具有重大意义通过实际使用的效 果，得出特点：安装简便使用寿命长可靠性 高控制精度高、使用简彳i快捷、成本k '该应用能大'大提高塔机的工#效率和安全系 数，使塔机的使用与监控趋于智能化，彻底告别以 往靠人工估算的历史