桥式起重机监控管理系统设计

【摘 要】随着科学技术的进步与发展,桥式起重机的大型化、自动化、智能化发展趋势日益显著,为了提高装卸效率,增强起重机的安全性能,减少故障时间,改善桥式起重机的监管状况,桥式起重机的监控管理系统的开发设计越来越受到广泛的重视.本文针对桥式起重机的监控管理系统设计进行了浅显的探讨.

【关 键 词】桥式起重机监控管理系统设计

桥式起重机使横架于车间、仓库和料场等上空进行物料吊运的起重设备,该起重机两端横跨在水泥柱或金属支架上,形似桥梁,故而称之为桥式起重机.由于桥式起重机只需在高架上轨道运行,使桥下空间得到充分利用,且不受地面设备影响,因此,该起重机在矿业、工厂车间应用较为广泛[1].随着科学技术的进步与发展,桥式起重机的大型化、自动化、智能化发展趋势日益显著,为了提高装卸效率,增强起重机的安全性能,减少故障时间,改善桥式起重机的监管状况,桥式起重机的监控管理系统的开发设计越来越受到广泛的重视.本文针对桥式起重机的监控管理系统设计进行了浅显的探讨.

1起重机监控管理系统概述

目前起重机已得到了广泛的应用,其涉及的领域较多,如农业、工业、建筑业等,但由于起重作业事故发生率较高,保证起重机安全运行,设计研发起重机安全系统成为起重机发展的重要方向[2].而起重机安全运行系统的实现关键在于监控管理系统和安全运行的实现.所谓安全运行就是指起重机在操作过程中,其机构的各个环节能够准确运行,具备高性能的控制系统,从而实现安全驾驶的目的,目前应用较为广泛的是PLC控制系统.而监控系统则是指对起重机重要元件的监视,并对起重机的实时运行情况、工况以及重要数据进行监测.通过监控系统,能使起重机的运行状况、故障情况进行反映,并能产生报警提示和自动诊断功能,从而确保起重机能够更加安全地运行.目前,国外在起重机中运行控制系统已有较长时间,通过PLC控制、计算机软件和无线局域网络实现对起重机的监控,并且使现场监控随时随地地进行,其技术水平也随着技术的进步而不断发展,起重机监控系统的智能化和自动化发展趋势越来越突显.当前,我国起重机监控系统的应用也较为广泛,如深圳盐田国际集装箱码头的远程监控系统的应用已较为成熟.通过监控系统在起重机中应用,使系统的安全性性得到大大提升,降低了起重机作业事故的发生几率[3].

2桥式起重机监控管理系统的软硬件

2.1PLC硬件

可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC）是一种专门为工业领域的生产和发展而设计的一整套数字运算的电子操作系统.该系统主要是以可编程的储存器为基础,其内部能够进行顺序控制、算术运算指令操作、定时计数和存储指令逻辑运算等操作指令,并且通过模拟量化或数字量化的输出和输入进而达到操控环节生产过程和各类机械设备的目的.可编程控制器机器有关的设备都应与工业控制系统形为一体,在设计时,应以易于扩展功能的原则进行设计,其基本结构为电源、处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块（如Profibus-DP,RS485,以太网）等.PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、硬件配套齐全、功能完善、适用性强、易学易用、方便维护改造、体积小、能耗低等诸多特点[4].

2.2组态软件

组态软件是数据采集监控系统（SupervisoryControlandDataAcquisition,SCADA）的软件平台,在工业应用软件中占据重要地位.早先的组态软件功能单一,主要体现在人机界面上,而随着组态软件的发展,监控组态软件开始与硬件发展分离开来,从而为自动化软件的发展提供了一个更为广阔的发展平台,尤其是OPC的出现,再加以太网的发展,使得I/O驱动软件开发周期大为减少,同时也使I/O驱动软件开发更加标准化、规范化.通过在监控管理系统中引入组态软件,使监控管理系统的组态方式更加多样,并且快捷,其强大的大的图形功能以及兼容能力,使监控管理系统实现了自动化[5].

3桥式起重机监控管理系统设计

桥式起重机监控管理系统设计中,首先,系统结构设计,根据监控管理系统要求,系统分为下位机PLC、上位机WinCC和数据通讯三个组成部分,下位机采用三套西门子S7-300PLC,并由编程软件STEP7来进行程序设计.上位机用1台安装了组态软件WinCC的研华工控机,通过组态软件与控制系统的配合,实现对起重机操作系统的实时监控、故障身段以及数据收集.在数据通信部分则采用以太网,实现控制系统与组态软件之间的数据传输[6].其次,下位机PLC硬件设计,以起重机控制变量总数为依据,采用321DI32×DC24V和三块322DO16×Rel.AC120/230V数字模块,控制系统与现场设备之间采用PROFIBUS-DP通讯,编程软件采用STEP7,控制系统与组态软件之间采用以太网通讯.组态软件通过设置的以太网参数对控制系统进行访问,并实现数据讯通.再次,组态软件的设计,组态软件采用西门子公司的WinCC6.2,通过MicrosoftSQLServer2005的组态数据和归档数据的储存数据库,以及OLE、ActiveX等标准接口,实现应用程序时间的数据交换.以系统需求为依据,为了实现桥式起重机大车、小车、抓斗等各个机构工况的实时监控,以及根据故障产生报警提示和生产数据报表,在组态软件系统界面上,采用总览部分、现场部分和按钮部分三部分自上而下的分布方式,通过总览部分,可实现对系统标识符、数字时钟、桥机号选择以及实时报警控件等的监控；通过现场部分,可实现对各个机构画面、报警画面、以及生产报表画面等方面的监控；而通过按钮部分,可实现对固定按钮和登录用户名等进行监控.在组态软件的设计过程中,可将组态软件模块分为四个小部分,即状态监测模块、故障报警模块、数据记录模块、报表生成模块.状态监测模块实现对总机概况、运行机构状态等进行监控；故障报警模块实现故障报警信息记录与显示,为维修提供参考信息；数据记录模块记录设备运行状态,并执行设备维护提示和报警；报表生成模块,将起重机的相关数据以表格形式输入打印机打印.

4结语

通过应用PLC硬件和WinCC组态软件建立起桥式起重机监控管理系统,使桥式起重机的监控系统实现对各个机构状态参数的高效快捷的实时监控,从而提高了桥式起重机的装卸效率,降低了故障发生几率,使生产效率大大提高,也确保了起重机的安全稳定运行.