安全監(jiān)控系統(tǒng)在造船門式起重機(jī)上的應(yīng)用探索

劉明，宋軼

（南通中遠(yuǎn)海運(yùn)船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226006）

1 概述

依照國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布的GB/T 28264-2012 起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的要求，對于像我司這樣集中化及大型化使用起重機(jī)的重工大型企業(yè)，為了確保設(shè)備本質(zhì)安全，為保證每臺(tái)起重機(jī)的安全使用，預(yù)測和防止故障，提高維護(hù)維修診斷效率，需要一種長期連續(xù)監(jiān)測多臺(tái)起重機(jī)運(yùn)行狀況的綜合信息系統(tǒng)，以全過程全方位連續(xù)監(jiān)控起重機(jī)操作使用和設(shè)備運(yùn)行狀況。結(jié)合我司起重機(jī)實(shí)際使用作業(yè)情況，現(xiàn)有幾臺(tái)造船門機(jī)需要加裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，本文詳細(xì)闡述與分析了一種起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)安裝過程與使用維護(hù)經(jīng)驗(yàn)分享。

2 安全監(jiān)控系統(tǒng)介紹

2.1 起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的組成與部件功能

該安全監(jiān)控管理管理系統(tǒng)由工控機(jī)、觸摸屏、力矩限制器、風(fēng)速儀、旋轉(zhuǎn)編碼器、UPS 電源、行程開關(guān)、串口服務(wù)器、工業(yè)交換機(jī)、數(shù)傳電臺(tái)等組成，如圖1 所示。

圖1 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)構(gòu)成

工控機(jī)用來對PLC 的數(shù)據(jù)和力矩限制器、載荷限制器和風(fēng)速儀的信號進(jìn)行采集，并實(shí)時(shí)顯示與記錄設(shè)備的當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)，主要完成信息存儲(chǔ)、信息顯示、信息查詢以及信息導(dǎo)出的功能。觸摸屏安裝在司機(jī)室用來顯示設(shè)備的主要工作狀態(tài)和顯示安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的自診斷信息，若診斷出現(xiàn)故障將提醒司機(jī)。力矩限制器用來對起重機(jī)的起重參數(shù)進(jìn)行測量與顯示，風(fēng)速儀用來對當(dāng)前風(fēng)速進(jìn)行測量與顯示，力矩限制器和風(fēng)速儀通過串口服務(wù)器將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給工控機(jī)。旋轉(zhuǎn)編碼器用來完成對大車走行行程、上下小車走行行程、各起升機(jī)構(gòu)起升高度以及旋轉(zhuǎn)角度的測量。UPS 不間斷電源用來對安全監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行斷電保護(hù)。

2.2 起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的功用

它將起重機(jī)的起重量、作業(yè)幅度、起重力矩、起升機(jī)構(gòu)起升高度、大車走行行程、上下小車走行行程、風(fēng)速、回轉(zhuǎn)角度、操作指令、運(yùn)行聯(lián)鎖、制動(dòng)器狀態(tài)、門機(jī)限位狀態(tài)、運(yùn)行過程中的故障信息、工作時(shí)間、累計(jì)工作時(shí)間、每次工作循環(huán)以及工作過程中的預(yù)警和報(bào)警等情況顯示并記錄下來。如果設(shè)備出現(xiàn)故障或事故，可以通過系統(tǒng)存儲(chǔ)記錄系統(tǒng)查詢設(shè)備操作與運(yùn)行的原始信息，找出故障或事故原因。

3 起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)部件安裝及使用說明

3.1 數(shù)字風(fēng)速儀與力矩限制器或載荷限制器

該顯示儀表安裝在司機(jī)室內(nèi)部正面，用來監(jiān)控當(dāng)前工作風(fēng)速以及起重量、工作幅度、起重力矩等參數(shù)。同時(shí)，將相關(guān)數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器和工業(yè)交換機(jī)傳遞給工控機(jī)。

3.2 走行行程測量

走行行程通過走行測量機(jī)構(gòu)以及倍加福多圈絕對值編碼器來測量。

3.3 回轉(zhuǎn)角度

在中央集電環(huán)或者回轉(zhuǎn)齒輪處，安裝回轉(zhuǎn)測量機(jī)構(gòu)以及多圈絕對值編碼器來測量旋轉(zhuǎn)角度。

3.4 起升機(jī)構(gòu)起升高度測量

在起升機(jī)構(gòu)卷筒輸出端，安裝了起升高度測量機(jī)構(gòu)和多圈絕對值對起升高度進(jìn)行測量。

3.5 起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)監(jiān)控界面介紹（如圖2）

起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)監(jiān)控界面分為狀態(tài)總覽、機(jī)構(gòu)分覽、歷史查詢等，在各個(gè)界面中可以通過按鍵切換顯示的界面。狀態(tài)總覽界面顯示了系統(tǒng)的通訊狀態(tài)、作業(yè)時(shí)間、統(tǒng)計(jì)信息累計(jì)工作時(shí)間、起重量、風(fēng)速、作業(yè)幅度、機(jī)構(gòu)參數(shù)、機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)等信息。在機(jī)構(gòu)分覽界面顯示了相關(guān)機(jī)構(gòu)的電源、接觸器、變頻器、制動(dòng)器狀態(tài)、限位信息以及該機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)次數(shù)等統(tǒng)計(jì)信息。如果需要登陸系統(tǒng)進(jìn)行查詢歷史數(shù)據(jù)或者是查看工作參數(shù)，需要通過管理員授權(quán)，正確輸入密碼后才能登陸監(jiān)控系統(tǒng)。

圖2

該起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)置為開機(jī)自運(yùn)行，同時(shí)，計(jì)算機(jī)設(shè)置為上電自啟動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以自動(dòng)將工作參數(shù)等相關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)管理員權(quán)限登陸成功進(jìn)入查詢界面后，系統(tǒng)已經(jīng)自動(dòng)篩選出了各機(jī)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)，如果需要查詢主鉤的歷史數(shù)據(jù)，可以點(diǎn)擊歷史查詢里面的主鉤歷史按鍵，通過設(shè)定查詢起始時(shí)間和截止時(shí)間來對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

3.6 觸摸屏系統(tǒng)監(jiān)控界面介紹

觸摸屏和工控機(jī)之間通過RS485 進(jìn)行通信，工控機(jī)使用com3 給觸摸屏發(fā)送指令，觸摸屏通過com2 接受指令。

在觸摸屏顯示了各機(jī)構(gòu)的位置、機(jī)構(gòu)狀態(tài)、安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、工控機(jī)與PLC 的通信狀態(tài)等信息。指示燈顏色為紅色代表某機(jī)構(gòu)不適合工作，指示燈顏色為綠色代表某機(jī)構(gòu)適合作業(yè)。如果工控機(jī)與觸摸屏沒有正常通信會(huì)彈出窗口提示提供不正常，同時(shí)，司機(jī)也可以切換畫面觀察到指示燈消失，或者顯示數(shù)據(jù)無變化。如果出現(xiàn)上述現(xiàn)象需要到工控機(jī)處檢查工控機(jī)是否開機(jī)，如果開機(jī)需要檢查起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。

3.7 數(shù)據(jù)庫操作簡易介紹

歷史數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)存入postgresql 數(shù)據(jù)庫中，用戶可以進(jìn)入數(shù)據(jù)庫將歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表備份導(dǎo)出，可以通過USB 口將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。由于工控機(jī)有兩個(gè)網(wǎng)卡，其中一個(gè)網(wǎng)卡和PLC 進(jìn)行通信采集設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)，另外，一個(gè)網(wǎng)卡和無線數(shù)傳電臺(tái)通信，將設(shè)備參數(shù)通過TCP/IP 協(xié)議與地面站來完成遠(yuǎn)程監(jiān)控。機(jī)上與地面站之間通過數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。設(shè)備管理人員可以通過網(wǎng)絡(luò)來訪問地面站以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4 使用與運(yùn)行維護(hù)注意要點(diǎn)

（1）該安全監(jiān)控系統(tǒng)為重新加裝，其傳輸?shù)拇蟛糠中盘枮槿蹼娦盘柤巴ㄓ嵭盘?。而全設(shè)備的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分為變頻驅(qū)動(dòng)，對通訊信號干擾很大。為了保障通訊效果，注意通訊線路的獨(dú)立性及屏蔽性。

（2）在設(shè)備使用過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過設(shè)備突然停車又迅速“恢復(fù)”的狀況。該安全監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備監(jiān)控采用的是分時(shí)掃描機(jī)制，這類瞬間發(fā)生的事件無法及時(shí)記錄，在PLC程序中，應(yīng)該添加瞬間中斷機(jī)制，然后，將此類數(shù)據(jù)傳送給安全監(jiān)控系統(tǒng)，以方便此類問題解決及設(shè)備維護(hù)。

（3）在維護(hù)保養(yǎng)界面中主要顯示的信息有累計(jì)工作時(shí)間、工作循環(huán)次數(shù)等時(shí)間統(tǒng)計(jì)類的信息，可以根據(jù)需要當(dāng)設(shè)備工作到一定時(shí)間自動(dòng)彈出需要維護(hù)保養(yǎng)的信息，便于更好地對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，同時(shí)，在該界面還可以調(diào)出該設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)手冊，便于維護(hù)保養(yǎng)人員進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)信息的查詢。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)能為整臺(tái)起重機(jī)的生產(chǎn)作業(yè)過程提供全方位的監(jiān)控，為起重機(jī)的歷史故障和歷史作業(yè)信息查詢提供全面的數(shù)據(jù)支持，便于對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。能顯著提高起重機(jī)設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)的安全性和可靠性，提高生產(chǎn)效率。實(shí)現(xiàn)了集成創(chuàng)新的綜合性運(yùn)用，能遠(yuǎn)距離同時(shí)對多臺(tái)起重機(jī)運(yùn)行工況監(jiān)測、分析和故障控制，其技術(shù)性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平。