安全監控系統在造船門式起重機上的應用探索

劉明，宋軼

（南通中遠海運船務工程有限公司，江蘇 南通 226006）

1 概述

依照國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會聯合發布的GB/T 28264-2012 起重機械安全監控管理系統的要求，對于像我司這樣集中化及大型化使用起重機的重工大型企業，為了確保設備本質安全，為保證每臺起重機的安全使用，預測和防止故障，提高維護維修診斷效率，需要一種長期連續監測多臺起重機運行狀況的綜合信息系統，以全過程全方位連續監控起重機操作使用和設備運行狀況。結合我司起重機實際使用作業情況，現有幾臺造船門機需要加裝安全監控管理系統，本文詳細闡述與分析了一種起重機安全監控管理系統安裝過程與使用維護經驗分享。

2 安全監控系統介紹

2.1 起重機安全監控管理系統的組成與部件功能

該安全監控管理管理系統由工控機、觸摸屏、力矩限制器、風速儀、旋轉編碼器、UPS 電源、行程開關、串口服務器、工業交換機、數傳電臺等組成，如圖1 所示。

圖1 安全監控管理系統構成

工控機用來對PLC 的數據和力矩限制器、載荷限制器和風速儀的信號進行采集，并實時顯示與記錄設備的當前作業狀態，主要完成信息存儲、信息顯示、信息查詢以及信息導出的功能。觸摸屏安裝在司機室用來顯示設備的主要工作狀態和顯示安全監控管理系統的自診斷信息，若診斷出現故障將提醒司機。力矩限制器用來對起重機的起重參數進行測量與顯示，風速儀用來對當前風速進行測量與顯示，力矩限制器和風速儀通過串口服務器將相關數據傳送給工控機。旋轉編碼器用來完成對大車走行行程、上下小車走行行程、各起升機構起升高度以及旋轉角度的測量。UPS 不間斷電源用來對安全監控管理系統進行斷電保護。

2.2 起重機安全監控管理系統的功用

它將起重機的起重量、作業幅度、起重力矩、起升機構起升高度、大車走行行程、上下小車走行行程、風速、回轉角度、操作指令、運行聯鎖、制動器狀態、門機限位狀態、運行過程中的故障信息、工作時間、累計工作時間、每次工作循環以及工作過程中的預警和報警等情況顯示并記錄下來。如果設備出現故障或事故，可以通過系統存儲記錄系統查詢設備操作與運行的原始信息，找出故障或事故原因。

3 起重機安全監控管理系統部件安裝及使用說明

3.1 數字風速儀與力矩限制器或載荷限制器

該顯示儀表安裝在司機室內部正面，用來監控當前工作風速以及起重量、工作幅度、起重力矩等參數。同時，將相關數據通過串口服務器和工業交換機傳遞給工控機。

3.2 走行行程測量

走行行程通過走行測量機構以及倍加福多圈絕對值編碼器來測量。

3.3 回轉角度

在中央集電環或者回轉齒輪處，安裝回轉測量機構以及多圈絕對值編碼器來測量旋轉角度。

3.4 起升機構起升高度測量

在起升機構卷筒輸出端，安裝了起升高度測量機構和多圈絕對值對起升高度進行測量。

3.5 起重機安全監控管理系統監控界面介紹（如圖2）

起重機安全監控管理系統監控界面分為狀態總覽、機構分覽、歷史查詢等，在各個界面中可以通過按鍵切換顯示的界面。狀態總覽界面顯示了系統的通訊狀態、作業時間、統計信息累計工作時間、起重量、風速、作業幅度、機構參數、機構工作狀態等信息。在機構分覽界面顯示了相關機構的電源、接觸器、變頻器、制動器狀態、限位信息以及該機構的工作循環次數等統計信息。如果需要登陸系統進行查詢歷史數據或者是查看工作參數，需要通過管理員授權，正確輸入密碼后才能登陸監控系統。

圖2

該起重機安全監控管理系統設置為開機自運行，同時，計算機設置為上電自啟動，系統運行時，可以自動將工作參數等相關信息存入數據庫中，當管理員權限登陸成功進入查詢界面后，系統已經自動篩選出了各機構的相關數據，如果需要查詢主鉤的歷史數據，可以點擊歷史查詢里面的主鉤歷史按鍵，通過設定查詢起始時間和截止時間來對歷史數據進行查詢。

3.6 觸摸屏系統監控界面介紹

觸摸屏和工控機之間通過RS485 進行通信，工控機使用com3 給觸摸屏發送指令，觸摸屏通過com2 接受指令。

在觸摸屏顯示了各機構的位置、機構狀態、安全監控管理系統的運行狀態、工控機與PLC 的通信狀態等信息。指示燈顏色為紅色代表某機構不適合工作，指示燈顏色為綠色代表某機構適合作業。如果工控機與觸摸屏沒有正常通信會彈出窗口提示提供不正常，同時，司機也可以切換畫面觀察到指示燈消失，或者顯示數據無變化。如果出現上述現象需要到工控機處檢查工控機是否開機，如果開機需要檢查起重機安全監控管理系統是否正常運行。

3.7 數據庫操作簡易介紹

歷史數據會自動存入postgresql 數據庫中，用戶可以進入數據庫將歷史數據數據表備份導出，可以通過USB 口將數據導出。由于工控機有兩個網卡，其中一個網卡和PLC 進行通信采集設備參數和狀態，另外，一個網卡和無線數傳電臺通信，將設備參數通過TCP/IP 協議與地面站來完成遠程監控。機上與地面站之間通過數傳電臺進行數據交換。設備管理人員可以通過網絡來訪問地面站以實現對設備的運行狀態進行實時監控。

4 使用與運行維護注意要點

（1）該安全監控系統為重新加裝，其傳輸的大部分信號為弱電信號及通訊信號。而全設備的動力驅動部分為變頻驅動，對通訊信號干擾很大。為了保障通訊效果，注意通訊線路的獨立性及屏蔽性。

（2）在設備使用過程中，曾經出現過設備突然停車又迅速“恢復”的狀況。該安全監控系統對設備監控采用的是分時掃描機制，這類瞬間發生的事件無法及時記錄，在PLC程序中，應該添加瞬間中斷機制，然后，將此類數據傳送給安全監控系統，以方便此類問題解決及設備維護。

（3）在維護保養界面中主要顯示的信息有累計工作時間、工作循環次數等時間統計類的信息，可以根據需要當設備工作到一定時間自動彈出需要維護保養的信息，便于更好地對設備進行維護保養，同時，在該界面還可以調出該設備的維護保養手冊，便于維護保養人員進行維護保養信息的查詢。

5 結語

該系統能為整臺起重機的生產作業過程提供全方位的監控，為起重機的歷史故障和歷史作業信息查詢提供全面的數據支持，便于對設備進行維護保養。能顯著提高起重機設備生產作業的安全性和可靠性，提高生產效率。實現了集成創新的綜合性運用，能遠距離同時對多臺起重機運行工況監測、分析和故障控制，其技術性能達到了國際先進水平。