安全监控系统在造船门式起重机上的应用探索

刘明，宋轶

（南通中远海运船务工程有限公司，江苏 南通 226006）

1 概述

依照国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会联合发布的GB/T 28264-2012 起重机械安全监控管理系统的要求，对于像我司这样集中化及大型化使用起重机的重工大型企业，为了确保设备本质安全，为保证每台起重机的安全使用，预测和防止故障，提高维护维修诊断效率，需要一种长期连续监测多台起重机运行状况的综合信息系统，以全过程全方位连续监控起重机操作使用和设备运行状况。结合我司起重机实际使用作业情况，现有几台造船门机需要加装安全监控管理系统，本文详细阐述与分析了一种起重机安全监控管理系统安装过程与使用维护经验分享。

2 安全监控系统介绍

2.1 起重机安全监控管理系统的组成与部件功能

该安全监控管理管理系统由工控机、触摸屏、力矩限制器、风速仪、旋转编码器、UPS 电源、行程开关、串口服务器、工业交换机、数传电台等组成，如图1 所示。

图1 安全监控管理系统构成

工控机用来对PLC 的数据和力矩限制器、载荷限制器和风速仪的信号进行采集，并实时显示与记录设备的当前作业状态，主要完成信息存储、信息显示、信息查询以及信息导出的功能。触摸屏安装在司机室用来显示设备的主要工作状态和显示安全监控管理系统的自诊断信息，若诊断出现故障将提醒司机。力矩限制器用来对起重机的起重参数进行测量与显示，风速仪用来对当前风速进行测量与显示，力矩限制器和风速仪通过串口服务器将相关数据传送给工控机。旋转编码器用来完成对大车走行行程、上下小车走行行程、各起升机构起升高度以及旋转角度的测量。UPS 不间断电源用来对安全监控管理系统进行断电保护。

2.2 起重机安全监控管理系统的功用

它将起重机的起重量、作业幅度、起重力矩、起升机构起升高度、大车走行行程、上下小车走行行程、风速、回转角度、操作指令、运行联锁、制动器状态、门机限位状态、运行过程中的故障信息、工作时间、累计工作时间、每次工作循环以及工作过程中的预警和报警等情况显示并记录下来。如果设备出现故障或事故，可以通过系统存储记录系统查询设备操作与运行的原始信息，找出故障或事故原因。

3 起重机安全监控管理系统部件安装及使用说明

3.1 数字风速仪与力矩限制器或载荷限制器

该显示仪表安装在司机室内部正面，用来监控当前工作风速以及起重量、工作幅度、起重力矩等参数。同时，将相关数据通过串口服务器和工业交换机传递给工控机。

3.2 走行行程测量

走行行程通过走行测量机构以及倍加福多圈绝对值编码器来测量。

3.3 回转角度

在中央集电环或者回转齿轮处，安装回转测量机构以及多圈绝对值编码器来测量旋转角度。

3.4 起升机构起升高度测量

在起升机构卷筒输出端，安装了起升高度测量机构和多圈绝对值对起升高度进行测量。

3.5 起重机安全监控管理系统监控界面介绍（如图2）

起重机安全监控管理系统监控界面分为状态总览、机构分览、历史查询等，在各个界面中可以通过按键切换显示的界面。状态总览界面显示了系统的通讯状态、作业时间、统计信息累计工作时间、起重量、风速、作业幅度、机构参数、机构工作状态等信息。在机构分览界面显示了相关机构的电源、接触器、变频器、制动器状态、限位信息以及该机构的工作循环次数等统计信息。如果需要登陆系统进行查询历史数据或者是查看工作参数，需要通过管理员授权，正确输入密码后才能登陆监控系统。

图2

该起重机安全监控管理系统设置为开机自运行，同时，计算机设置为上电自启动，系统运行时，可以自动将工作参数等相关信息存入数据库中，当管理员权限登陆成功进入查询界面后，系统已经自动筛选出了各机构的相关数据，如果需要查询主钩的历史数据，可以点击历史查询里面的主钩历史按键，通过设定查询起始时间和截止时间来对历史数据进行查询。

3.6 触摸屏系统监控界面介绍

触摸屏和工控机之间通过RS485 进行通信，工控机使用com3 给触摸屏发送指令，触摸屏通过com2 接受指令。

在触摸屏显示了各机构的位置、机构状态、安全监控管理系统的运行状态、工控机与PLC 的通信状态等信息。指示灯颜色为红色代表某机构不适合工作，指示灯颜色为绿色代表某机构适合作业。如果工控机与触摸屏没有正常通信会弹出窗口提示提供不正常，同时，司机也可以切换画面观察到指示灯消失，或者显示数据无变化。如果出现上述现象需要到工控机处检查工控机是否开机，如果开机需要检查起重机安全监控管理系统是否正常运行。

3.7 数据库操作简易介绍

历史数据会自动存入postgresql 数据库中，用户可以进入数据库将历史数据数据表备份导出，可以通过USB 口将数据导出。由于工控机有两个网卡，其中一个网卡和PLC 进行通信采集设备参数和状态，另外，一个网卡和无线数传电台通信，将设备参数通过TCP/IP 协议与地面站来完成远程监控。机上与地面站之间通过数传电台进行数据交换。设备管理人员可以通过网络来访问地面站以实现对设备的运行状态进行实时监控。

4 使用与运行维护注意要点

（1）该安全监控系统为重新加装，其传输的大部分信号为弱电信号及通讯信号。而全设备的动力驱动部分为变频驱动，对通讯信号干扰很大。为了保障通讯效果，注意通讯线路的独立性及屏蔽性。

（2）在设备使用过程中，曾经出现过设备突然停车又迅速“恢复”的状况。该安全监控系统对设备监控采用的是分时扫描机制，这类瞬间发生的事件无法及时记录，在PLC程序中，应该添加瞬间中断机制，然后，将此类数据传送给安全监控系统，以方便此类问题解决及设备维护。

（3）在维护保养界面中主要显示的信息有累计工作时间、工作循环次数等时间统计类的信息，可以根据需要当设备工作到一定时间自动弹出需要维护保养的信息，便于更好地对设备进行维护保养，同时，在该界面还可以调出该设备的维护保养手册，便于维护保养人员进行维护保养信息的查询。

5 结语

该系统能为整台起重机的生产作业过程提供全方位的监控，为起重机的历史故障和历史作业信息查询提供全面的数据支持，便于对设备进行维护保养。能显著提高起重机设备生产作业的安全性和可靠性，提高生产效率。实现了集成创新的综合性运用，能远距离同时对多台起重机运行工况监测、分析和故障控制，其技术性能达到了国际先进水平。