程大軍

（江蘇蘇鋼集團(tuán)有限公司， 江蘇 蘇州 215151）

1 改造現(xiàn)狀

本次改造所及的起重機(jī)為煉鐵廠鑄鐵機(jī)50 t起重機(jī)1臺(tái)、蘇拓渣場(chǎng)50 t起重機(jī)1臺(tái)。所涉及的2臺(tái)起重機(jī)電氣系統(tǒng)不含PLC控制或所含PLC系統(tǒng)不具備通訊接口功能，起重量限制器均不含有模擬量輸出功能，無(wú)起升高度/下降深度、運(yùn)行機(jī)構(gòu)位置采集設(shè)備，機(jī)構(gòu)機(jī)械限位功能正常。2臺(tái)改造起重機(jī)現(xiàn)均在線使用，且使用年限較長(zhǎng)，均為冶金專(zhuān)用起重機(jī)。改造起重機(jī)具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 改造起重機(jī)具體參數(shù)

2 整體改造方案

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)及經(jīng)濟(jì)性考量，在每臺(tái)起重設(shè)備的司機(jī)室，配1臺(tái)起重機(jī)維護(hù)站，作為安全監(jiān)控系統(tǒng)的顯示終端，利用PLC與上位機(jī)技術(shù)組合配置，PLC用于從新增的信號(hào)采集箱讀取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并顯示與存儲(chǔ)[1]。在每臺(tái)起重機(jī)的電氣室或起重機(jī)走臺(tái)上增加1個(gè)信號(hào)采集箱，對(duì)起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、運(yùn)算并輸出運(yùn)算結(jié)果，并將數(shù)據(jù)與安全監(jiān)控儀進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、通訊顯示于上位機(jī)。在每臺(tái)起重機(jī)設(shè)備的司機(jī)室，增加一個(gè)視頻采集箱及視頻顯示器，為操作者提供起升吊點(diǎn)的畫(huà)面信息，同時(shí)可查詢歷史畫(huà)面（見(jiàn)圖1）。

圖1 方案拓?fù)鋱D

3 硬件功能配置

3.1 起重機(jī)維護(hù)站

起重機(jī)司機(jī)室內(nèi)加裝起重機(jī)維護(hù)站，與新增數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)通信信號(hào)線纜連接，以獲取安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)所在起重機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和記錄。

3.2 信號(hào)采集箱

信號(hào)采集箱固定于現(xiàn)場(chǎng)起重機(jī)的電氣室內(nèi)和橋架走臺(tái)合適位置，作為數(shù)據(jù)采集終端對(duì)起重機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理；并將數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)與起重機(jī)維護(hù)站及起重機(jī)安全監(jiān)控儀進(jìn)行通訊連接，并預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口。對(duì)于安裝于起重機(jī)走臺(tái)上且環(huán)境工作溫度較高的信號(hào)采集箱，在柜內(nèi)增加冷卻空調(diào)，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.3 起重量采集

主起升和副起升機(jī)構(gòu)使用電子秤及起重量限制器的，直接取現(xiàn)場(chǎng)電子秤及起重量限制器帶有的模擬量輸出信號(hào)，將其模擬量輸出信號(hào)引入新增PLC系統(tǒng)的模擬量輸入模塊中。

3.4 起升高度/下降深度

在起升卷筒增加絕對(duì)值編碼器，將編碼器輸出信號(hào)接入信號(hào)采集箱，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算，實(shí)時(shí)監(jiān)控起升高度與下降深度。

3.5 行走機(jī)構(gòu)行程

每一個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)都制作一套從動(dòng)輪，將其軸端與絕對(duì)值編碼器連接，整套從動(dòng)裝置固定于車(chē)輪上，可帶動(dòng)從動(dòng)裝置同時(shí)運(yùn)動(dòng)，編碼器同步工作。編碼器為多圈絕對(duì)值型編碼器，并將輸出信號(hào)接入信號(hào)采集箱內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算。

3.6 起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器狀態(tài)

在制動(dòng)器推桿與連桿鉸接附近通過(guò)設(shè)計(jì)一套安裝附件將檢測(cè)開(kāi)關(guān)預(yù)期安裝。在推桿安裝檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)制動(dòng)器處于合閘狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)接近液壓缸，開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)制動(dòng)器處于松閘狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)離液壓缸，開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)。通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器動(dòng)作的檢測(cè)。

3.7 危險(xiǎn)區(qū)域及吊點(diǎn)視頻監(jiān)控

在起重機(jī)遠(yuǎn)離鋼包或吊件一側(cè)的端梁下方安裝高清網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機(jī)，通過(guò)調(diào)整攝像機(jī)的角度可以保證吊點(diǎn)的視頻監(jiān)控?zé)o死角[2]。同時(shí)在起重機(jī)周邊危險(xiǎn)區(qū)域或重要區(qū)域安裝高清網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機(jī)，攝像機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與車(chē)上硬盤(pán)錄像機(jī)連接，通過(guò)司機(jī)室內(nèi)設(shè)置的顯示器可以實(shí)時(shí)查看和回放吊點(diǎn)視頻。

3.8 大車(chē)激光防撞

在同一軌道存在多臺(tái)起重機(jī)情況的起重機(jī)的大車(chē)機(jī)構(gòu)合適位置增加激光防碰撞裝置，并將報(bào)警信號(hào)輸出入至采集箱內(nèi)，在起重機(jī)起重機(jī)維護(hù)站上顯示狀態(tài)。

3.9 電動(dòng)機(jī)電流采集

在電氣控制柜內(nèi)對(duì)每一臺(tái)起升電動(dòng)機(jī)、行走電動(dòng)機(jī)加裝對(duì)應(yīng)的電流互感器，用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)三相定子電流，將接入信號(hào)采集箱處理后，實(shí)時(shí)顯示在維護(hù)站窗口。

4 軟件功能配置

起重機(jī)安全管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)以下功能模塊：權(quán)限登錄、實(shí)時(shí)狀態(tài)與趨勢(shì)曲線、報(bào)警查詢、設(shè)備信息、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等。

4.1 權(quán)限登錄

系統(tǒng)每次開(kāi)機(jī)，操作人員需通過(guò)上位機(jī)輸入操作人員的注冊(cè)信息（用戶名/密碼），系統(tǒng)才可登錄并查看相關(guān)信息。

4.2 實(shí)時(shí)狀態(tài)功能與趨勢(shì)曲線

1）全車(chē)總覽。將所有機(jī)構(gòu)的總體運(yùn)行狀態(tài)（機(jī)構(gòu)是否正常、司機(jī)是否撞限位，提升質(zhì)量等）、提升機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)、起重量、起升高度、運(yùn)行位置、運(yùn)行速度等關(guān)鍵信息關(guān)鍵信息直觀的呈現(xiàn)，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)自上次故障清零后到當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)起重機(jī)發(fā)生故障的次數(shù)[3]。

2）機(jī)構(gòu)分覽。能夠分別將起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，分類(lèi)分模塊直觀的反應(yīng)。

趨勢(shì)曲線包括歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線和數(shù)據(jù)報(bào)表，既可以查詢歷史信息，又可以觀察實(shí)時(shí)曲線信息；可以提供所有變量的趨勢(shì)曲線顯示、數(shù)據(jù)歸檔進(jìn)行定制查詢，能夠記錄故障發(fā)生瞬間情況，便于故障追述與分析。

4.3 報(bào)警查詢功能

分為實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警，實(shí)時(shí)報(bào)警能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前系統(tǒng)存在的故障、警告，給設(shè)備維護(hù)及管理人員以提示。歷史報(bào)警具備完善的故障記錄功能，數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障記錄可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)并可以由用戶進(jìn)行各種自定義條件查詢（如按時(shí)間查詢，按機(jī)構(gòu)查詢，按故障類(lèi)型查詢等），所有故障信息將會(huì)保留在系統(tǒng)中至少30 d，并可以很方便的將其導(dǎo)出常用的文件格式，留作備份存檔。

4.4 設(shè)備信息功能

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工作強(qiáng)度大，動(dòng)作頻繁，且作用相對(duì)重要的設(shè)備進(jìn)行全壽命的監(jiān)測(cè)與記錄，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行時(shí)間和次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，并可根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警次數(shù)和時(shí)間條件進(jìn)行預(yù)警。實(shí)時(shí)顯示并更新設(shè)備運(yùn)行時(shí)間及動(dòng)作次數(shù)；設(shè)備更換時(shí)，對(duì)記錄的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中并進(jìn)行清零操作，使系統(tǒng)重新記錄設(shè)備運(yùn)行時(shí)間及動(dòng)作次數(shù)；可對(duì)歷次設(shè)備運(yùn)行時(shí)間及動(dòng)作次數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，可為報(bào)警設(shè)置提供參考，也為設(shè)備計(jì)劃性更換提供理論依據(jù)。

4.5 數(shù)據(jù)庫(kù)功能要求

起重機(jī)信息管理系統(tǒng)軟件中，所有歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)，均存于起重機(jī)維護(hù)站。數(shù)據(jù)存于起重機(jī)維護(hù)站數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)系統(tǒng)為將來(lái)平臺(tái)整合功能擴(kuò)展預(yù)留接口，使遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心可以在遠(yuǎn)程訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次改造，為傳統(tǒng)笨重的起重行車(chē)裝上了“智慧大腦”，實(shí)現(xiàn)對(duì)大小車(chē)的行程、質(zhì)量、整車(chē)行程等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、記錄、報(bào)警，從而有效避免起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中引起危險(xiǎn)的因素；同時(shí)輔助視頻監(jiān)控系統(tǒng)擴(kuò)展司機(jī)的操作視野，按照工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)安裝、通用性較強(qiáng)、易安裝、參數(shù)設(shè)定簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定可靠，能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；預(yù)留有標(biāo)準(zhǔn)通信接口為下一步全司范圍的推廣應(yīng)用與監(jiān)控平臺(tái)整合奠定基礎(chǔ)。