苏钢大型起重机安全监控管理系统改造实践

程大军

（江苏苏钢集团有限公司， 江苏 苏州 215151）

1 改造现状

本次改造所及的起重机为炼铁厂铸铁机50 t起重机1台、苏拓渣场50 t起重机1台。所涉及的2台起重机电气系统不含PLC控制或所含PLC系统不具备通讯接口功能，起重量限制器均不含有模拟量输出功能，无起升高度/下降深度、运行机构位置采集设备，机构机械限位功能正常。2台改造起重机现均在线使用，且使用年限较长，均为冶金专用起重机。改造起重机具体参数见表1。

表1 改造起重机具体参数

2 整体改造方案

结合现场设备状态及经济性考量，在每台起重设备的司机室，配1台起重机维护站，作为安全监控系统的显示终端，利用PLC与上位机技术组合配置，PLC用于从新增的信号采集箱读取现场设备的运行数据，并显示与存储[1]。在每台起重机的电气室或起重机走台上增加1个信号采集箱，对起重机各机构的运行数据进行采集、运算并输出运算结果，并将数据与安全监控仪进行数据交互、通讯显示于上位机。在每台起重机设备的司机室，增加一个视频采集箱及视频显示器，为操作者提供起升吊点的画面信息，同时可查询历史画面（见图1）。

图1 方案拓扑图

3 硬件功能配置

3.1 起重机维护站

起重机司机室内加装起重机维护站，与新增数据采集系统通过通信信号线缆连接，以获取安全监控数据，对所在起重机的工作状态进行监控和记录。

3.2 信号采集箱

信号采集箱固定于现场起重机的电气室内和桥架走台合适位置，作为数据采集终端对起重机的运行数据进行采集、处理；并将数据通过以太网与起重机维护站及起重机安全监控仪进行通讯连接，并预留网络接口。对于安装于起重机走台上且环境工作温度较高的信号采集箱，在柜内增加冷却空调，以保证设备的正常运行。

3.3 起重量采集

主起升和副起升机构使用电子秤及起重量限制器的，直接取现场电子秤及起重量限制器带有的模拟量输出信号，将其模拟量输出信号引入新增PLC系统的模拟量输入模块中。

3.4 起升高度/下降深度

在起升卷筒增加绝对值编码器，将编码器输出信号接入信号采集箱，进行数据处理、运算，实时监控起升高度与下降深度。

3.5 行走机构行程

每一个运行机构都制作一套从动轮，将其轴端与绝对值编码器连接，整套从动装置固定于车轮上，可带动从动装置同时运动，编码器同步工作。编码器为多圈绝对值型编码器，并将输出信号接入信号采集箱内进行数据处理、运算。

3.6 起升机构制动器状态

在制动器推杆与连杆铰接附近通过设计一套安装附件将检测开关预期安装。在推杆安装检测开关，当制动器处于合闸状态时，开关接近液压缸，开关处于闭合状态，当制动器处于松闸状态时，开关远离液压缸，开关处于断开状态。通过检测开关的闭合与断开以实现制动器动作的检测。

3.7 危险区域及吊点视频监控

在起重机远离钢包或吊件一侧的端梁下方安装高清网络红外摄像机，通过调整摄像机的角度可以保证吊点的视频监控无死角[2]。同时在起重机周边危险区域或重要区域安装高清网络红外摄像机，摄像机通过网线与车上硬盘录像机连接，通过司机室内设置的显示器可以实时查看和回放吊点视频。

3.8 大车激光防撞

在同一轨道存在多台起重机情况的起重机的大车机构合适位置增加激光防碰撞装置，并将报警信号输出入至采集箱内，在起重机起重机维护站上显示状态。

3.9 电动机电流采集

在电气控制柜内对每一台起升电动机、行走电动机加装对应的电流互感器，用于检测电动机三相定子电流，将接入信号采集箱处理后，实时显示在维护站窗口。

4 软件功能配置

起重机安全管理系统软件设计以下功能模块：权限登录、实时状态与趋势曲线、报警查询、设备信息、数据库管理等。

4.1 权限登录

系统每次开机，操作人员需通过上位机输入操作人员的注册信息（用户名/密码），系统才可登录并查看相关信息。

4.2 实时状态功能与趋势曲线

1）全车总览。将所有机构的总体运行状态（机构是否正常、司机是否撞限位，提升质量等）、提升机构运行状态、起重量、起升高度、运行位置、运行速度等关键信息关键信息直观的呈现，自动统计自上次故障清零后到当前时间段内起重机发生故障的次数[3]。

2）机构分览。能够分别将起升机构和运行机构具体的运行状态和参数，分类分模块直观的反应。

趋势曲线包括历史曲线、实时曲线和数据报表，既可以查询历史信息，又可以观察实时曲线信息；可以提供所有变量的趋势曲线显示、数据归档进行定制查询，能够记录故障发生瞬间情况，便于故障追述与分析。

4.3 报警查询功能

分为实时报警和历史报警，实时报警能够实时显示当前系统存在的故障、警告，给设备维护及管理人员以提示。历史报警具备完善的故障记录功能，数据库中的故障记录可以长时间存储并可以由用户进行各种自定义条件查询（如按时间查询，按机构查询，按故障类型查询等），所有故障信息将会保留在系统中至少30 d，并可以很方便的将其导出常用的文件格式，留作备份存档。

4.4 设备信息功能

对于现场工作强度大，动作频繁，且作用相对重要的设备进行全寿命的监测与记录，对其进行运行时间和次数的统计，并可根据预设的预警次数和时间条件进行预警。实时显示并更新设备运行时间及动作次数；设备更换时，对记录的数据存储到数据库中并进行清零操作，使系统重新记录设备运行时间及动作次数；可对历次设备运行时间及动作次数的数据进行查询，可为报警设置提供参考，也为设备计划性更换提供理论依据。

4.5 数据库功能要求

起重机信息管理系统软件中，所有历史数据、报警数据，均存于起重机维护站。数据存于起重机维护站数据库中。同时系统为将来平台整合功能扩展预留接口，使远程数据中心可以在远程访问数据库，调用数据库数据。

5 结语

通过本次改造，为传统笨重的起重行车装上了“智慧大脑”，实现对大小车的行程、质量、整车行程等数据的监测、记录、报警，从而有效避免起重机运行过程中引起危险的因素；同时辅助视频监控系统扩展司机的操作视野，按照工业级设计安装、通用性较强、易安装、参数设定简便、性能稳定可靠，能保证测量数据的准确性；预留有标准通信接口为下一步全司范围的推广应用与监控平台整合奠定基础。