随着国民经济的快速发展，起重机被广泛使用在各个领域。由于起重机运行工况复杂，操作人员素质良莠不齐，指挥信号无法满足大型起重机要求，因此迫切需要建立一套安全监控系统以满足安全运行的需要。起重机安全监控系统主要通过监视、控制、管理等手段，实现操作安全控制、危险临界报警、现场实时显示和数据记录保存等功能。组态软件是用于工业现场数据采集和过程控制的专用软件开发平台，主要应用在工业控制系统的监控管理层。随着计算机技术在工业控制系统中的不断使用，组态软件已经成为工业现场控制、企业信息化管理和远程监控的重要实现手段。

一、起重机安全监控系统的总体设计要求

起重机安全监控系统要达到的总体设计要求如下：

（1）系统可靠性高

系统可靠性是该系统设计的最重要的环节。因为起重机属于大型特种设备，其工作环境复杂多变且比较恶劣，起重机监控系统的设计必须能适应起重机的实际工作环境，而起重机在工业生产中往往承担重要作用，其机械设备和电气设备也都比较昂贵，所以必须避免出现由于监控系统的自身故障，而导致系统损坏和引起起重机故障和事故等严重后果的情况发生，所以，系统长期稳定运行的可靠性是该系统设计中首要考虑和最为重要的环节，包括系统方案设计、原理设计、元器件选型、系统装配、软件编程，系统调试，运行等多方面都会影响系统的可靠性，都需要综合考虑。

（2）具备技术先进性

起重机监控技术采用了数据总线技术、计算机控制技术、网络通讯技术以及多媒体控制技术等多学科知识，其硬件系统、软件系统、通讯系统和信息处理等方面都体现了技术先进性。

（3）便于操作和使用

监控系统应提供清晰的画面图形显示，便于操作人员在短时间内熟悉和掌握系统的操作和使用方法，降低对技术专业知识的要求，操作内容尽量简单清晰，硬件系统的原基于组态软件和无线网络的起重机远程监控系统的设计理设计应尽量简洁明了，元器件排布和装配必须合理，并配有清晰的信号指示，便于现场的维修和更换。

（4）系统具有可扩展性

监控系统应具有良好的可扩展行，并具有可升级性，适用不同的起重机和不同的监控需求，系统的硬件系统中应留有扩展的接口，便于扩展系统功能，软件系统设计应遵循规范化、模块化的原则，程序语言清晰明了，具有方便的可升级操作选项。

（5）成本合理

由于起重机是广泛应用于工业现场的设备，大部分的造价成本都不是很高，所以起重机监控系统的成本要比较合理，在保证系统可靠性和功能实现的基础上，应尽量降低系统的造价成本，以适应市场的需求，使产品更具有市场竞争力。

二、起重机安全监控系统的总体设计

本系统的设计主要分为现场数据采集和处理单元和监控系统主机两个部分（如需实现远程监控功能可添加无线通讯模块）。数据采集和处理单元通过现场总线采集现场传感器的数据，包括开关量、模拟量以及报警故障信息等，并将信息处理后发给监控主机。起重机监控主机运行监控软件，通过组态软件设计友好的人机界面，显示起重机各个机构的实时运行数据以及故障信息，实现实时监控、数据存储、数据回放、数据分析以及故障报警等功能。

三、硬件总体设计

本系统的硬件设计由数据采集和处理单元（PLC）和监控主机（工控机）组成（如下图所示），其中数据采集和处理单元与起重机控制系统之间采用现场总线通讯，数据采集和处理单元和监控主机之间采用OPC数据通讯方式。其中，数据采集和处理单元可通过扩展RS485通讯模块实现与无线通讯单元的数据通讯，从而实现远程数据传输。

四、起重机监控系统的软件总体设计

根据系统的设计要求和现场实际需求，本系统实现对门式起重机工作情况的监控，包括起重量监控、起升高度监控、运行行程监控、门限位监控、机构之间的运行连锁监控、运行机构安全距离监控、超速保护监控、操作指令监控、工作时间监控、视频监控、风速监控、电机监控等，以及各机构实时的动作状态，系统故障的报警信息和设备运行维护数据，起重机监控系统软件的总体功能设计框图如下图所示。

基于组态软件设计的起重机安全监控系统结合了数据总线技术、计算机控制技术以及多媒体控制技术等多种先进技术，PLC控制系统通过现场总线采集起重机械结构和电控系统的各种传感器数据和信息；监控主机通过组态软件，实现起重机的图形动态化监控、故障报警跟踪、数据历史记录及查询、数据趋势曲线分析、运行维护数据统计和视频监控等功能，从而大大提高了设备维护和管理效率，缩短设备停机时间。