QLY1560风电专用起重机安全监控管理系统

2017-05-02仇建中

制造业自动化 2017年3期

关键词：起重机总线风电

仇建中

（郑州新大方重工科技有限公司，郑州 450064）

QLY1560风电专用起重机安全监控管理系统

仇建中

（郑州新大方重工科技有限公司，郑州 450064）

论述了一种基于CAN总线网络和上位机组态软件的风电专用起重机安全监控管理系统。并深入介绍了其系统结构、通讯机制、系统功能及其现实意义和使用前景。

安全监控；CAN总线；上位机组态；应力监测预警；风险管控；风电

0 引言

近年来，尤其在世界气候大会之后，“低碳环保”已成为全球炙热的话题，各国都在将节能减排付诸行动,纷纷踏上新能源发展之路。风力发电作为新能源的宠儿得到了空前爆发式的增长，国家在经济方面也给予了极大的支持。风电起重机作为风机安装的主力吊装设备，随着市场用量的急增，因其使用环境恶劣，或使用过程存在各种隐患，发生倒塌、倾覆、折臂等造成重大财产损失及人员伤亡的事故逐渐增多，有风电起重机设备自身问题也有相关作业人员操作失误所致。为此国家质检总局和国家标准化管理委员会联合发布了GB/T28264-2012《起重机械安全监控管理系统》，该标准已于2012年7月1日正式实施。因此，推出一套风电起重机自身安全诊断监测，使用、操作风险管控的设备安全监控管理系统已经成为业界共识。本文以在QLY1560风电专用起重机上的应用为例，介绍一种基于CAN总线系统和上位机组态软件的风电起重机安全监控管理系统。

1 系统结构

该监控系统上位机采用Contro X工控机及其组态软件，下层是由九个EPEC控制器组成的双CAN总线控制系统网络，负责QLY1560起重机的所有动作控制及各种传感器信息采集，每个EPEC控制器可进行多达50多个点的动作控制和传感器信息采集。CAN总线1负责各控制器通讯以及与上位机Control X工控机的监控数据传送，CAN总线2负责发动机信息的采集与控制以及总线型传感器信息的采集，最后经CAN总线1转发至上位机。图1为系统结构网络拓扑图，图2为实物界面图。

图1

图2

2 系统通讯

1）通讯机制

在该监控系统中，通讯采用在同一网络中同时传输标准格式帧和扩展格式帧，如两个帧的前十一位标识符相同时，标准格式帧拥有总线的优先访问权的总线决策机制。通信帧格式如图3所示。

2）通讯错误的检测、限制及处理方法

该监控系统通信最突出的特点就是引入错误的检测、限制、校验等处理机制，来保证通信准确稳定。由于Can协议与其他总线系统的不同之处在于它没有定义用于识别错误类型的握手机制。因此该系统协议采用位错误识别、填充规则错误识别、CRC错误应答错误、格式界定符校验等几种通讯校验识别机制，来确保识别出几乎所有出现的总线错误，大大提高了监控系统的稳定性、可靠性。

图3

3 系统功能

1）监控主界面

图4

图4所示界面为监控系统的主界面，其主要功能如下：

（1）控制系统所有控制器工作、通信状态进行总线监测诊断；

（2）起重机上下车控制权切换、工作工况监控；

（3）起重机各工作机构位置、状态、动作实时监测及极限位置报警；

（4）对塔身、起重臂穿销销轴状态、拉杆油缸压力位移等实时监测，一旦状态异常及时报警，减少事故发生；

（5）对当前风速、吊重、车身上车下车水平度等工作姿态状况实时监测预警，避免起重机发生超载、侧翻、倾覆等重大事故；

（6）吊装载荷实时曲线，对吊装载荷实时监测扫描，以曲线波形图窗口形式展示，吊装时起吊瞬间的载荷冲击等微小异常都能非常直观的反映在载荷曲线波形上，通过该窗口驾驶人员可以更容易更直观的感受到起重机的工作状况，且该实时曲线同时会被记忆储存成历史记录，在历史曲线中可进行查询、分析、导出备份等操作。

2）数据报表及历史记录

图5 数据报表及历史记录

系统具有实时数据存储、历史数据追踪、调查、分析的黑匣子功能，起重机整车车身状态，各机构动作、起升吊重、工作幅度、高度、载荷等所有参数都具有实时监测、记录、存储、分析、导出、备份、存档等功能，可以很方便的进行故障分析、历史追踪、事故调查等。

3）曲线图表功能

图6

曲线图表功能：系统一些重要参数数据如吊重、高度、幅度、载荷、风速、关键结构处应力值、拉杆拉力等历史记录都可以查询追踪并以曲线图标的形式直观展示、打印。该功能对数据的调取、分析、故障诊断等都具有十分重要的现实意义。例如可以将吊重、幅度、载荷等起重数据与当时的风速、拉杆拉力、臂架、塔身等处结构应力值等关联以曲线波形形式展示在一张图表上，就可以很直观的看出它们之间关联影响关系。

4）统计分析与预警

机械结构应力监测、疲劳预警、使用寿命评估等功能：在机械结构关键点安装应力传感器采集数据，通过对长期积累的采集数据进行计算处理与当前实时数据对比分析来做出机械结构疲劳甚至事故的提前预警，进而在大量数据基础上可实现对设备总体结构健康状况、使用寿命的初步预测、评估。