进行架桥机状态监控的必要性随着高速铁路与高速公路建设在我国的快速推进，架桥机的使用日益频繁，架桥机倾覆事故时有发生，架桥机脱轨、倾覆，往往造成机毁人亡的重大后果［１］。国家标准《起重机械安全监控管理系统》（２０１１年５月征求意见稿）中也提出了“对起重机械工作过程进行监控，并能够对重要运行参数和安全状态进行记录管理”的具体要求。因此，为保障架桥机安全运行，有必要对架桥机的作业状态实施有效的监控，一方面可以将造成事故的隐患消除在萌生阶段，另一方面可以对设备运行过程中影响安全性的重要特征参数进行长期监控，发现规律，为设备安全运行及再制造提供基础资料。

本文以ＴＬＪ９００型架桥机为监控对象，设计了一套基于ＧＰＲＳ无线网络的远程监控系统。本系统主要由机载可编程控制器（ＰＬＣ）、无线传输模块ＧＰＲＳ　ＤＴＵ以及远程监控中心的服务器等组成，通过无线传输终端ＧＰＲＳ　ＤＴＵ将ＰＬＣ采集的数据传送到远程监控中心，从而可实现对架桥机远程监控。

架桥机安全监控系统内容及测点分布

根据国家标准《起重机械安全监控管理系统》（２０１１年５月征求意见稿）中针对架桥机的水平传感器、垂直传感器、水平度、支腿垂直度的具体要求，架桥机安全监控系统以应变作为监控内容在架桥机的前支腿左和前支腿右、后支腿左和后支腿右、主梁左和主梁右等部位布置了６个应变传感器，用于监控应变值是否超出正常值或左右出现明显不对称现象，以此判断架桥机结构或起升机构是否出现异常；以倾角作为监控内容在前支腿布置了１个倾角传感器，用于监测前支腿是否垂直。

架桥机监控系统的设计

总体方案

本系统主要由三部分组成：ＰＬＣ、无线传输模块ＧＰＲＳ　ＤＴＵ和远程监控中心，其结构示意图如图１所示。其中ＰＬＣ安装于架桥机控制柜中，主要由电源模块、ＣＰＵ模块、接口模块、数字量输入模块、模拟量输入模块和数字量输出模块等组成，在对架桥机架梁、过孔等作业实现控制的同时，将控制过程中所涉及到的相关状态及安全信息记录下来，并通过ＲＳ－２３２接口传送给ＧＰＲＳ　ＤＴＵ模块，经由ＧＰＲＳ网络透明传输至远程监控中心。

硬件设计

机载ＰＬＣ选用西门子Ｓ７－３００系列可编程逻辑控制器，在整个架桥过程中它主要负责主梁、前支腿、后支腿、辅助支腿、行走支腿、变频器、前吊、后吊、前天车、后天车、前卷扬、后卷扬等架桥机各部分的监控，同时将状态信息发送给无线传输模块ＧＰＲＳ　ＤＴＵ。图２为ＰＬＣ的组成框图，ＰＬＣ系统由１个主站和２个从站联网构成，共扩展了８个数字量输入模块（ＳＭ３２１）、１个模拟量输入模块（ＳＭ３３１）和６个数字量输出模块（ＳＭ３２２）。其中数字量输入模块和数字量输出模块用于实现架桥机各机构的监控，模拟量输入模块主要用于采集架桥机钢结构应变和支腿倾角的模拟量信号。应变传感器桥路输出信号的动态范围只有１０ｍＶ／Ｖ左右。

需配置应

变放大模块用于将微弱信号变换到适于ＰＬＣ的标准输入信号范围。主站与从站通过扩展通讯模块ＥＴ２００Ｍ，ＣＰ３４２－５）完成通讯过程，ＣＰＵ模块（ＣＰＵ３１５－２ＤＰ）负责汇集、处理所有的数字量信号和模拟量信号，并通过ＲＳ－２３２接口与无线传输模块ＧＰＲＳ　ＤＴＵ相连。