摘要：冶金桥式起重机一般具有较复杂的机构以及庞大的体积结构，能够进行垂直运动和两个方向上的水平动作｡同时起重机的运动部件还可以同时在多个方向上进行操作，这样就造成起重机的操作和维护难度比较高，需要由取得国家特种设备作业人员资格的员工进行操作，辅助监控系统能够确保操作人员更好的把握所驾驶的起重设备的运行情况，对设备实时把控，有效的减少安全事故的发生｡本文介绍了冶金桥式起重机安全监控管理系统目前的状况及发展前景；对冶金桥式起重机安全监控系统所需硬件的功能及每个硬件应用的位置､作用做了详细说明｡
关键词：起重机安全监控管理系统；PLC
一､起重机监控系统的组成
桥式起重机是最常见的起重设备，约占起重机总量的90%｡实际运用中，由于起重机过载和疲劳引起的折臂现象，起重机起升机构的钢丝绳发生破坏是造成整个机器和吊索安全事故的主要原因，也是常见的严重影响机械设备工作和人员安全的重要因素｡完善一系列安全部件，保证其能正常工作是预防起重机安全事故的重要措施。
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冶金桥式起重机，在高温､高速､重载的环境下，由于受到的工作压力不断增大，使用条件越来越恶劣，使用频率过于频繁，导致桥式起重机主梁等部件的典型焊接结构在运营过程中结构变化随时在交变载荷作用下发生疲劳损伤｡应用ARM11嵌入式系统作为平台，挂载信号检测模块，由信号检测模块连接起重机上安装的高度限位器､行程限位器､连锁保护开关､起重量限制器､轨道检测系统等，形成一个运行状态监控系统｡再根据得到的信息进行相应的处理并将警告或报警反馈给操作者或维修人员，并为技术管理人员提供决策的依据｡
起重机安全监控（GB/T28264-2012）系统是国家质量监督检验检疫总局､国家标准化管理委员会于2012年提出，2014年试行，2015年强制执行的标准；冶金桥式起重机安全监控系统为GB/T28264-2012标准的延伸，TSG Q7016-2016要求50-75T的冶金桥式起重机2018年强制安装｡由于国家标准的强制要求，目前在用的50-75T的冶金桥式起重机需要加装安全监控系统，还有新出厂的车也需要安装安全监控系统，可以预见安全监控系统市场前景的广阔｡
二､系统硬件构成
（一）硬件构成
1）西门子300系列PLC系统：用于整机的控制，采集整机的I/O信号｡其中CPU选择的是315-DP/PN，带以太网通讯功能｡
2）监控主机：监控主机为公司专门为安全监控系统开发的专用控制器，它与PLC之间通过以太网通讯进行数据交换｡监控主机上还有2路485通讯接口､6路模拟量输入､2路模拟量输出､32路数量输入､16路数字量输出｡监控主机上带16G的SD存储卡，它先将国标GBT28264-2012要求的需要存储的数据以100ms为周期存储到SD卡上，每一条数据都带有时间戳｡
3）上位机：上位机为一台预装了监控软件的工控机｡工控机与监控主机之间通过以太网连接，上位机画面实时显示整机的工作状态；上位机将监控主机SD存储卡中将以100ms为存储周期的数据导入到上位机的数据库中，导入后的数据能够在上位机画面中查询｡
4）编码器：检测主副起升机构的起升高度和大小车运行机构的运行行程是通过分别安装在卷筒和车轮上的绝对值编码器的计数值来实现的｡编码器采用485通讯协议与监控主机通讯｡
5）电子称：主起升机构的电子称仪表盒选用的是带Profibus-DP通讯接口的，其可以作为西门子PLC的一个DP子站，在西门子PLC系统中读取主起升的重量值｡副起升机构的起重量限制器仪表盒选用的是带4-20mA模拟量输出接口的，将模拟量信号接到监控主机上，在监控主机上读取副起升的重量值｡
6）各个机构的行程限位､超速开关､激光防撞､保护限位､联动台等作为整机电气系统的组成部分，各个信号都进入PLC系统内，作为整机控制的一部分｡
7）摄像系统：摄像系统是自成体系的，在大车的左右端部各安装一个摄像头，用于拍摄大车行走区域；在端梁的中部安装两个摄像头，用于拍摄吊钩的运行区域；将各个网络摄像头通过网线连接到电气室内的交换机上然后在与硬盘刻录机（NVR）连接，硬盘刻录机的视频接口连接显示器，在显示器上显示各个摄像头的画面｡
三､安全监控系统架构
1）在安全监控系统中西门子300系列PLC与各个机构的西门子变频器通过Profibus-DP
网络进行连接，既对各个变频器进行控制又能读取各个机构的速度､电流､电压等监控值。
2）在监控系统中西门子300系列PLC与监控主机通过以太网进行连接，PLC与主机之间通过UDP协议进行数据交换，将PLC内需要监控的数据发送到监控主机上，首先以100ms为周期存储到监控主机上的SD卡中，然后在发送到上位机存储｡
3）在监控系统中各个距离检测编码器与监控主机之间通过标准的485协议进行通讯，监控主机读取编码器的计数值并存储｡
4）在监控系统中监控主机与上位机之间通过标准的以太网协议进行通讯，既可以将监控主机SD卡中存储的数据导入上位机硬盘存储，又可以将监控主机内的数据在上位机画面中实时显示；同时上位机画面还可以将安全监控系统是否有故障等信息反馈给PLC系统，起到报警或者停机的作用｡当上位机的硬盘存储空间低于300M时会发出报警信号，通知维修人员及时将存储的历史数据拷走｡
四､系统软件构成
（一）程序编辑
程序编辑分为两个部分：一是原车西门子PLC程序，将原车PLC程序中的变量整理，送到一个连续的变量区，方便以太网传输给Config软件后集中处理；二是Config软件程序，Config软件需要处理两方面内容，其一为西门子PLC传送过来的数据，其二是它本身采集的起重量模拟量信号以及编码器数据等，最后将两方面内容统一进行变量的存储｡
（二）画面处理
将采集的数据在Dview中显示，上位机画面主要包括：实时状态､数据记录､故障报警､PLC程序､电路图､监控主板这六大部分，每个画面下有自己对应的相关内容｡
1）实时状态；实时状态部分能够查看整机的实时状态信号，包括各个断路器､接触器､限位､运行行程､起升高度､起重量等等｡整机所有的信号均能实时显示｡实时状态下包括：全车总览､配电/整流､主起机构､副起机构､主小车机构､副小车机构､大车机构､PLC机构､操作指令这个九个部分｡
2）数据记录部分能够查看各个机构的实时数据和历史数据，均以图形和列表两种形式显示｡数据记录下包括：各个机构的实时数据､各个机构的历史数据､各个机构工作时间､各个机构的累积时间/工作循环这四大部分｡
3）故障报警部分能够查看各个机构的故障记录，分为实时故障和历史故障｡点击相应的按钮就可以显示相应机构的故障报警｡在故障报警画面的左上角有下拉菜单，可以在“实时报警”和“历史报警”之间切换｡在历史报警下可以输入想要查看的时间段｡在实时报警下当出现故障信息时会发出报警音提示｡
4）点击标题栏上的“PLC程序”按钮后，能够打开西门子的PLC软件Step-7，可以查看并更改整机的PLC程序｡
5）点击标题栏上的“电路图”按钮后，能够打开整机的电气原理图｡
6）点击标题栏上的“监控主板”按钮后，能够打开编辑监控主机的程序软件Config，可以查看并更改监控主机的程序｡
五､结束语
结 束语：本文介绍了冶金桥式起重机安全监控管理系统目前的状况及发展前景；对安全监控系统的网络系统架构及架构下用到的网络协议做了分析；对安全监控系统的西门子编程软件､Config编程软件及用Divew软件编辑的画面做了系统讲解｡
参考文献：
[1]旦增欧珠.桥式起重机智能运行系统及其路径规划研究[D].大连理工大学，2013.
论文作者:吕进
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/21
标签：监控系统论文; 机构论文; 上位论文; 主机论文; 实时论文; 起重机论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第4期论文;