基于系統(tǒng)工程的橋式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)研究

劉東旭

（承鋼鋼鐵集團(tuán)有限公司，河北 承德 067000）

在當(dāng)前信息化水平和智能化科技不斷發(fā)展的環(huán)境背景下，橋式起重機(jī)的發(fā)展具有更高的要求，其中對其安全性能的發(fā)揮和機(jī)器設(shè)備的正常使用都有著極高的標(biāo)準(zhǔn)。而橋式起重機(jī)的發(fā)展對于企業(yè)發(fā)展而言具有極其重要的影響力，必須在整個(gè)工作安全生產(chǎn)的前提下才可投入使用。

1 起重機(jī)械安全監(jiān)控必要性

其中，橋式起重機(jī)對于現(xiàn)代工業(yè)而言有著必不可少的重要作用，可以推動現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展進(jìn)步，對工業(yè)生產(chǎn)效率的提高有著促進(jìn)作用，但是也會對相關(guān)生產(chǎn)人員的生命安全形成巨大的挑戰(zhàn)。在國家有關(guān)部門的具體收集調(diào)研過程下，我們可以知道，因起重機(jī)等安全設(shè)備發(fā)生問題而造成的安全事故在近幾年內(nèi)頻發(fā)，對無數(shù)家庭產(chǎn)生支離破碎的消極作用的影響，所產(chǎn)生的利益損失不可估量。因此，這就需要國家監(jiān)管部門對體重機(jī)的具體實(shí)施做出強(qiáng)烈的監(jiān)管。而監(jiān)管工作不僅需要保證起重機(jī)的正常運(yùn)行，還必須對各類數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確性做出細(xì)致的調(diào)研，從而可以推動我國現(xiàn)代化機(jī)器設(shè)備的升級和優(yōu)化，為相關(guān)工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全做出巨大的保障，降低危險(xiǎn)因子存在的可能性，對推動我國機(jī)械化和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展有著重要意義。

2 起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)組成

對嵌入式起重機(jī)內(nèi)部的安全系統(tǒng)進(jìn)行有效的分析，并找出最適宜的工作方式和手段，還需要結(jié)合實(shí)際情況來對原有的方案進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，從而可以推動整個(gè)系統(tǒng)安全監(jiān)控趨于合理和完善。對于此次所調(diào)研的嵌入式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)而言，不僅吸收了國外先進(jìn)的科技水平和高科技生產(chǎn)成果，還能夠?qū)⒈O(jiān)控的時(shí)間控制在合理范圍之內(nèi)。在整個(gè)安全監(jiān)控體系的運(yùn)行過程之中，各類信息信號都可以為信息的收集和整理提供支持，幫助信息在短時(shí)間內(nèi)成功運(yùn)輸，還可以對信息進(jìn)行適時(shí)的調(diào)控和觸摸屏的投入。其中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以明確各類儲存信息的真實(shí)性，擴(kuò)大儲存范圍，將可能出現(xiàn)的故障時(shí)間限定在合理范圍之內(nèi)。

3 智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能化遠(yuǎn)程操作體系需要滿足以下三點(diǎn)需求:遠(yuǎn)程監(jiān)控、路徑規(guī)劃以及自動控制。這也需要操作體系具備多類處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)與信息之間的有效傳感，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳導(dǎo)的精準(zhǔn)化，還需要滿足不同類別傳感器的接口問題。因此，執(zhí)行層、控制層和用戶層也就應(yīng)運(yùn)而生，主要的體系分布和流程如下圖1 所示。

圖1 橋式起重機(jī)智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 執(zhí)行層

對于整個(gè)操作系統(tǒng)而言，執(zhí)行層主要的工作目的是幫助起重機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對各類數(shù)據(jù)的下達(dá)進(jìn)行運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的各類動作的完成。該執(zhí)行層內(nèi)部包含大量的傳感設(shè)備，在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時(shí)必須根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定來進(jìn)行，還必須考慮到工作的周圍環(huán)境因素的干擾。而采集數(shù)據(jù)與傳感器的對應(yīng)情況如下圖2 所示。

圖2 采集數(shù)據(jù)及對應(yīng)的傳感器

為保證整個(gè)設(shè)備體系能夠平穩(wěn)順利實(shí)施，變頻器的存在可以更好的改善原有的電極速度。

3.2 控制層

系統(tǒng)內(nèi)部最重要的部分是控制層，其中主要包含三大處理裝置：第一，路由器，路由器起到幫助各類數(shù)據(jù)連接的作用，不僅可以對上級的命令進(jìn)行有效的歸納，還可以及時(shí)的對下級進(jìn)行信息的傳導(dǎo)和任務(wù)的下達(dá)；第二，PLC 控制設(shè)備，該設(shè)備裝置能夠更好的幫助智能橋式起重機(jī)得到更好的作用發(fā)揮，利用各項(xiàng)指令來運(yùn)行任務(wù)的下達(dá)；第三，工控機(jī)，該設(shè)備的存在對于整個(gè)體系內(nèi)部的信息傳導(dǎo)和計(jì)算運(yùn)輸都有著極其重要的影響意義，可以將信息的傳導(dǎo)控制在一定時(shí)間范圍內(nèi)，有著極其深遠(yuǎn)的作用。其中，工控機(jī)主要包含三點(diǎn)任務(wù):其一，遠(yuǎn)程通信，該通信裝置可以對起重機(jī)裝置設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)管，對起重機(jī)內(nèi)部的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的征集，還可以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)與中心控制體系之間的有效聯(lián)系；其二，PLC 通信功能可以實(shí)現(xiàn)，起重機(jī)與該系統(tǒng)之間的信息互換，從而可以利用系統(tǒng)對起重機(jī)得到遠(yuǎn)程操控，還可以幫助中心管理系統(tǒng)更好的控制起重機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)。然而，對于PLC 行業(yè)管理而言，并沒有形成完整且科學(xué)的具體協(xié)議，不同的機(jī)器系統(tǒng)有著不同的要求，可能會形成整個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)之間的混亂性；其三，路徑規(guī)劃，從起重機(jī)的初始到結(jié)束，每一環(huán)節(jié)都需要路徑規(guī)劃來幫助其進(jìn)行指導(dǎo)，所有的定點(diǎn)數(shù)據(jù)參數(shù)都需要提前錄入到設(shè)備內(nèi)，還需要在整個(gè)環(huán)節(jié)之內(nèi)對周圍的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，一旦發(fā)生異?，F(xiàn)象，都需要人為的進(jìn)行干擾和控制，從而可以最大程度的降低安全事故發(fā)生的可能性，減少外界干擾因素。通常情況下，橋式起重機(jī)主要利用傳統(tǒng)的算法來幫助整個(gè)工程得以順利運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)內(nèi)部發(fā)展的和諧統(tǒng)一性，有利于起重機(jī)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)步。

3.3 用戶層

數(shù)據(jù)中心作為整個(gè)用戶層中最基礎(chǔ)的存在，必須需要具備以下幾類功能：第一，狀態(tài)監(jiān)測。可以對整個(gè)機(jī)器設(shè)備使用后的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理歸納，不但可以幫助管理人員掌握車間內(nèi)的各類信息，還可以幫助人員更好地掌握數(shù)據(jù)；第二，遠(yuǎn)程控制。利用電腦終端對車間內(nèi)的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和設(shè)計(jì)，還可以保障各類設(shè)備的管理；第三，用戶登錄。用戶可以利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來查看起重機(jī)的投入使用情況；第四，數(shù)據(jù)儲存。根據(jù)不同的情況對起重機(jī)的各類信息進(jìn)行有效的儲存，還可以在此基礎(chǔ)上對設(shè)備進(jìn)行有效的評估。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用與維護(hù)

4.1 系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）報(bào)警參數(shù)設(shè)置。報(bào)警參數(shù)不僅涉及到該系統(tǒng)內(nèi)部的各類具體數(shù)值，還包含各類限制值。而參數(shù)的具體設(shè)置都有著具體要求，主要的形成界面如下圖3 所示。

圖3 參數(shù)設(shè)置界面

（2）數(shù)據(jù)標(biāo)定。信號采集原件會對工作流程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的歸納和整理，一但受到外界因素和人為因素的較大影響，就可能會使最終的數(shù)據(jù)形成誤差，一旦誤差過大，就需要對其進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定。而標(biāo)定情況主要表現(xiàn)如下圖4 所示。

圖4 小車行程標(biāo)定界面

①高度標(biāo)定方法：吊鉤主要起到標(biāo)定高度的作用，大致也分為三個(gè)檔位，從低到高檔位分別為其對應(yīng)的距離。②大/小車行程調(diào)試方法：在小車停止的不同位置也會出現(xiàn)不同的行程標(biāo)定菜單，而標(biāo)定菜單內(nèi)的距離與小車停止的距離之間具有一致性。③防撞傳感器調(diào)試：防撞傳感器內(nèi)部的調(diào)試分檔進(jìn)行，通常情況下，主要將其分為標(biāo)定菜單內(nèi)的三個(gè)檔位，而根據(jù)檔位的變化而形成不同的擋板位置的安置。隨著防撞標(biāo)定菜單標(biāo)定序號的增大，擋板的高度位置也隨之增高，主要分為1m、2m 和3m三類位置變化。

（3）歷史記錄查詢。一旦整個(gè)機(jī)器設(shè)備發(fā)生數(shù)據(jù)輸入后，機(jī)器內(nèi)部的上機(jī)位都能對數(shù)據(jù)進(jìn)行良好的收集和整理歸納，為今后的工作和管理形成良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通常情況下，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為六個(gè)月。

4.2 系統(tǒng)的維護(hù)

（1）檢修維護(hù)注意事項(xiàng)。在對系統(tǒng)進(jìn)行日常的維修減負(fù)工作時(shí)，必須注意以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng):第一，接線標(biāo)號對于整個(gè)儀器的輸入接口有著非常重要的作用，因此必須對其進(jìn)行著重的檢查；第二，要注意接線與接線口之間的配對，盡可能的減少誤差，以免對設(shè)備主機(jī)造成損害；第三，在對設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，著重加大對設(shè)備的外源保護(hù)，盡可能地保護(hù)設(shè)備換成防水裝置，降低外界因素的干擾；第四，非專業(yè)人員不足調(diào)換設(shè)備內(nèi)的任何參數(shù)數(shù)據(jù)，必須嚴(yán)格按照最根本的規(guī)定方式來進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的維修；第五，所有的維修檢測工作都必須記錄檔案，從而可以對整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的機(jī)器設(shè)備提供數(shù)據(jù)支持。

（2）常見故障分析和處理辦法。整個(gè)體系中最常見的故障問題主要有三類：其一，在機(jī)器設(shè)備開機(jī)之后，顯示屏并未連接。出現(xiàn)該故障的主要原因是因?yàn)殡娫唇佑|不良、主電源電壓不穩(wěn)定等。通常情況下需要重新檢查電路，對電線的連接進(jìn)行充分檢驗(yàn)之后才可正常投入使用；其二，重量值顯示值并不會因?yàn)橥饨缱兓l(fā)生改變，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是因?yàn)橹亓鞲衅鹘佑|不良導(dǎo)致，需要相關(guān)的儀器檢測人員對傳感器進(jìn)行維修和更換；其三，顯示值并不會因?yàn)樾盘柕母淖兌l(fā)生改變，誤差差距也超出一般水平，該現(xiàn)象的最根本原因是因?yàn)閰?shù)設(shè)置不恰當(dāng)，所以需要對儀表參數(shù)進(jìn)行重新的制定。

5 結(jié)語

橋式起重機(jī)是在料場、車間以及倉庫中負(fù)責(zé)物料吊運(yùn)的起重設(shè)備，在工廠車間以及礦業(yè)中應(yīng)用極為廣泛。通常，橋式起重機(jī)兩端分別坐落在金屬支架或水泥柱上，形狀與橋較為相似，在對其進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，會通過對橋架下部空間的充分利用，高質(zhì)量展開物料吊運(yùn)等工作，整體運(yùn)輸并不受地面設(shè)備所限制，使用范圍相對較廣。但同時(shí)橋式起重機(jī)也是會危及到人員人身安全的特種設(shè)備，如果運(yùn)行使用不當(dāng)，可能會引發(fā)重大安全事故，所以，實(shí)施起重機(jī)安全監(jiān)控極為必要。