門座式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

李小陽　于海波

MQ2535型25T門座式起重機投入工作以來，由于大型起重設(shè)備存在諸多安全控制限位、行程開關(guān)、過載保護信號、防碰撞保護信號，且眾多控制信號以及監(jiān)控參數(shù)沒有得到集中監(jiān)控，現(xiàn)對相關(guān)信號及參數(shù)進行集中監(jiān)控，便于司機及維護人員。使用該系統(tǒng)可以快速有效的掌握起重機故的健康狀態(tài)，合理分工，減少怠工時間。對提高港口的生產(chǎn)效率，具有重要意義。

MQ2535型25T門座式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)

門座起重機是在港口碼頭前沿裝卸一般散貨和件雜貨的通用港口裝卸機械。根據(jù)貨種不同可分別使用吊鉤或抓斗兩種吊具。它工作幅度大、速度高，可以帶載作水平位移變幅，帶載作任意角度回轉(zhuǎn)，可以在所有工作范圍內(nèi)作起升、變幅、回轉(zhuǎn)的單獨或聯(lián)合動作，操作方便，動作靈活，可使用于海港或內(nèi)河港口。

該系統(tǒng)以生產(chǎn)過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢、故障追查的綜合安全監(jiān)控管理理念，使用仿真技術(shù)，監(jiān)控門座式起重機設(shè)備各大運行機構(gòu)及各電氣元件，加強對起重機設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控以及生產(chǎn)過程的安全監(jiān)管。系統(tǒng)實現(xiàn)了故障分析、運行維護、生產(chǎn)統(tǒng)計和整體設(shè)備使用分析數(shù)據(jù)，能夠有效的為設(shè)備管理人員提供全面、及時的決策支持與強大的數(shù)據(jù)支撐。

門座式起重機主要監(jiān)控部分

電源部分：主電源供電方式為交流三相四線380V10%，50HzlHz。為便于門機更換電纜時相序的切換，在設(shè)備上裝有電源監(jiān)控相序繼電器和相序換向刀閘，總電源主回路相序正確時，相序繼電器信號指示正常，當(dāng)總電源主回路相序錯誤時，信號指示異常，屆時可將相序換向刀閘擲向另一側(cè)進行電源相序切換。相序繼電器對于檢測主電源回路缺相、欠壓、過壓進行檢測，當(dāng)主回路出現(xiàn)缺相或過壓、欠壓等故障時，該相序指示燈異常，便于排查故障原因進行解決。主回路總電源斷路器為整個機上部分供電主開關(guān)，該開關(guān)具有短路，過載等保護功能，在聯(lián)動臺、門架及電氣房柜門上分別設(shè)有急停開關(guān)，在緊急狀態(tài)下，通過按下緊停開關(guān)控制總電源斷路器脫扣分閘；控制回路通過各控制開關(guān)實現(xiàn)各控制回路的供電、保護、控制。主供電電纜通過電纜卷筒的安全限位，控制門座式起重機的行走距離，實現(xiàn)安全距離控制，防止出現(xiàn)行走過距等問題。

總電源部分可實現(xiàn)電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、電能等各重要數(shù)據(jù)統(tǒng)一控制管理，以及欠壓、過壓、缺相、電纜卷筒限位等信息采集與監(jiān)控。

起升部分：起升部分由兩臺變頻器分別控制兩臺電機進行起、停、制動運行，保證機構(gòu)的安全、正常運行。起升機構(gòu)通過轉(zhuǎn)換可實現(xiàn)單雙機運行，單機狀態(tài)時，通過配合腳踏開關(guān)，可實現(xiàn)單機開閉抓斗和雙機起升，每臺電機的實時運行參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)都能得到采集分析。

通過采集PLC數(shù)據(jù)及現(xiàn)場反饋信號，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)及參數(shù)的集中監(jiān)控，手柄零位條件，風(fēng)速儀風(fēng)速在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷過流正常，不超負(fù)荷。

起升部分可實現(xiàn)起升系統(tǒng)起重量、起重力矩、起升高度、運行行程、運行連鎖、抗風(fēng)防滑、單雙機運行、超負(fù)荷、風(fēng)速、制動器控制信號、電機運行等數(shù)據(jù)的采集和分析，并對該部分參數(shù)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

變幅部分：變幅機構(gòu)由一臺電機通過變頻器進行起、制動運行。同時為了運行安全可靠，變幅電機除由電液制動器保證電機可靠啟停外，還配備了一臺獨立供電的風(fēng)機以保證電機的良好散熱。

通過采集PLC數(shù)據(jù)及現(xiàn)場反饋信號，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)及參數(shù)的集中監(jiān)控，變幅手柄零位條件，風(fēng)速儀風(fēng)速在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷過流正常，不超負(fù)荷。

變幅部分可實現(xiàn)變幅系統(tǒng)角度、幅度、變幅行程控制、變幅超限控制、制動器控制信號、電機運行等數(shù)據(jù)的采集和分析，并對該部分參數(shù)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

旋轉(zhuǎn)部分：旋轉(zhuǎn)機構(gòu)由二臺電機通過一臺變頻器進行起、制動運行。同時為了運行安全可靠，旋轉(zhuǎn)電機除由電力變頻制動器保證電機可靠啟停外，每臺電機還配備了一臺獨立供電的風(fēng)機以保證電機的良好散熱。

通過采集PLC數(shù)據(jù)及現(xiàn)場反饋信號，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)及參數(shù)的集中監(jiān)控，回轉(zhuǎn)手柄零位條件，風(fēng)速儀風(fēng)速在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷過流正常，不超負(fù)荷。

旋轉(zhuǎn)部分可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)制動器控制信號、電機運行等數(shù)據(jù)的采集和分析，并對該部分參數(shù)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

行走部分：行走機構(gòu)由八臺電機通過共用變幅變頻器進行起、制動運行。同時為了運行安全可靠，行走電機除由慣性制動器保證電機可靠啟停外，每臺電機還配備了一臺獨立供電的風(fēng)機以保證電機的良好散熱。

通過采集PLC數(shù)據(jù)及現(xiàn)場反饋信號，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)及參數(shù)的集中監(jiān)控，手柄零位條件，風(fēng)速儀風(fēng)速在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷過流正常，不超負(fù)荷。

行走部分可實現(xiàn)行走錨定限位、行走防爬限位、卷纜限位、防撞限位、電機運行等數(shù)據(jù)的采集和分析，并對該部分參數(shù)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要架構(gòu)

起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)采用向服務(wù)（Service-Oriented Architecture，SOA）的軟件架構(gòu)設(shè)計，通過網(wǎng)絡(luò)將松散耦合的功能單元、應(yīng)用組件進行分布式布署、組合和使用。

應(yīng)用系統(tǒng)層也稱為界面表現(xiàn)層，是系統(tǒng)的人機交互接口，系統(tǒng)通過應(yīng)用系統(tǒng)層展示各種實時數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為用戶提供各種查詢與報表。

組件服務(wù)層為系統(tǒng)的核心層，各種服務(wù)組件采用統(tǒng)一的服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)為應(yīng)用系統(tǒng)層提供數(shù)據(jù)、算法與業(yè)務(wù)功能服務(wù)。各服務(wù)組件可獨立運行，可單獨布署。

數(shù)據(jù)訪問層通過數(shù)據(jù)庫或OPC標(biāo)準(zhǔn)或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議獲取各種數(shù)據(jù)，傳遞給業(yè)務(wù)邏輯層。-業(yè)務(wù)邏輯層根據(jù)用戶需求，進行業(yè)務(wù)分析、整合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，供組件服務(wù)層使用。各業(yè)務(wù)邏輯相對獨立，可與服務(wù)組件N單獨布署和使用。

數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)通信層為該系統(tǒng)的軟件最底層，為上層服務(wù)提供實時數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。有直接從數(shù)據(jù)庫中提供的數(shù)據(jù)也有通過OPC標(biāo)準(zhǔn)或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采集的數(shù)據(jù)。

安全監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求

系統(tǒng)綜合誤差：起重量、幅度、起重力矩的誤差。在起重機械實際使用工況下，系統(tǒng)的綜合誤差分別不大于5%。endprint

信息采集和存儲：在運行周期內(nèi)系統(tǒng)的采樣周期不大于100ms。數(shù)據(jù)存儲時間不應(yīng)少于30個工作日，視頻存儲時間不應(yīng)少于72h。

系統(tǒng)應(yīng)具有對起重機械運行狀態(tài)和故障信息實時記錄、歷史追溯的功能。

系統(tǒng)應(yīng)具有故障自診斷功能。在開機時應(yīng)有自檢程序，對警報、顯示等功能進行驗證，在系統(tǒng)自身發(fā)生故障而影響正常使用時，能立即發(fā)出報警信號，并具備止停功能。

系統(tǒng)的報警裝置應(yīng)能向起重機械操作者和處于危險區(qū)域的人員發(fā)出清晰的聲光報警。

系統(tǒng)應(yīng)具有起重機械作業(yè)狀態(tài)的實時顯示功能，能以圖形、圖像、圖表和問題顯示起重機械的工作狀態(tài)和工作參數(shù)。

安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)從功能上可以分為實時監(jiān)控、狀態(tài)回放、故障查詢、故障跟蹤、運行維護和作業(yè)統(tǒng)計六大子系統(tǒng)。

實時狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)視起重機生產(chǎn)過程中各設(shè)備的電流、電壓狀態(tài)，限位狀態(tài)，以及相關(guān)的斷路器狀態(tài)。包括整機狀態(tài)監(jiān)控，起升、變幅、旋轉(zhuǎn)、行走四大機構(gòu)運行狀態(tài)監(jiān)控。

狀態(tài)回放，系統(tǒng)將起重機生產(chǎn)作業(yè)過程的全部數(shù)據(jù)采集并存儲起來，在需要的時候，可以通過讀取這些歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會將過去某段時間內(nèi)起重機生產(chǎn)全過程的狀態(tài)、動作通過人機交互畫面展示。

故障查詢，系統(tǒng)采集起重機生產(chǎn)過程中發(fā)生的所有故障數(shù)據(jù)，并存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中，管理人員可以通過故障查詢子系統(tǒng)查詢各大機構(gòu)在過去某時間段內(nèi)發(fā)生的所有故障信息。同時系統(tǒng)提供所有故障數(shù)據(jù)的導(dǎo)出功能。

運行維護，系統(tǒng)會記錄門機各易損部件的使用次數(shù)與時間，并分析這些零部件的使用壽命，在適當(dāng)?shù)臅r機預(yù)警或提示用戶需要更換零部件，或進行相關(guān)的保養(yǎng)。系統(tǒng)同時提供保養(yǎng)零部件設(shè)備的更換信息登記功能。該功能為用戶檢驗起重機設(shè)備的保養(yǎng)狀態(tài)提供輔助數(shù)據(jù)，可作為起重機生產(chǎn)排班作業(yè)提供參考。

故障跟蹤，系統(tǒng)自動記錄故障發(fā)生前8秒與故障發(fā)生后2秒起重機整個作業(yè)過程的所有操作與狀態(tài)，并將這些數(shù)據(jù)以波形圖的形式展示，為用戶診斷故障提供依據(jù)。

生產(chǎn)業(yè)務(wù)統(tǒng)計，系統(tǒng)自動記錄起重機作業(yè)過程的重量（箱量）、耗電量、作業(yè)次數(shù)數(shù)據(jù)，并提供作業(yè)效率，能耗比，的查詢與統(tǒng)計功能，并可以生成統(tǒng)計報表或?qū)С鼋y(tǒng)計數(shù)據(jù)為用戶的生產(chǎn)決策提供參考。

實施方案舉例

神華黃驊港務(wù)有限公司物流中心MQ2535門機采用安全監(jiān)控系統(tǒng)，有效的提高了設(shè)備管理水平以及故障處理的效率。更好的保障了設(shè)備的安全運行。

（作者單位：神華黃驊港務(wù)公司）endprint