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全新开发的一种新型塔式起重机安全监控系统

来源:恺德尔起重机安全监控管理系统专家 发表日期: 2016-08-31 17:20:00

目前市场上绝大部分塔式起重机采用变频器作为系统电动机的调速电源,控制器采用PLC,将变频器的起动转矩大、调试性能好和PLC控制可靠、灵活的特点结合在一起,提高塔式起重机运行的性能,而塔机监控系统大部分为起重量限

制、力矩限制、幅度限位、起升高度限位和回转限位等通过开关量信号输出,串联或并联方式接人原塔机控制系统安全回路中,实现安全保护作用,本系统为基于PLC控制的塔式起重机量身研发一种新型的安全监控系统。


1、新型塔式起重机安全监控系统的组成

本系统由重量传感器、幅度传感器、高度传感器、回转传感器、风速传感器、监控主机及人机界面组成,如图1所示

监控系统组成

各模块CPU采用主频率为100MHz的ARM开发平台,提高系统运算速度,程序移植了嵌入实时操作系统,同时提高系统的实时|生和稳定陛。各从机模块将采集到的数据转换成数字量后,需要及时将数据转送给主机,主机根据上传的数据进行数据运算,逻辑比较后将命令传送给PLC控制器,PLC根据主机下发的命令执行相应的输出动作,这样则对模块与主机数据交换的实时性要求非常高。选用了CAN总线作为模块与主机数据交换的通路;现场实际应用CAN波特率设置为100kbit同时保证通讯速率及有效通讯距离。


塔式起重机安全监控主机与PLC及变频器交换数据方式采用的是RS一485总线,由于RS一485总线是一种成熟的工业总线方式,并且目前市场上主流产品如三菱、欧姆龙、西门子等PLC,安川、ABB、三菱、东芝等变频器都是RS一485接口。众所周知变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件,在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰,影响周边电器的正常工作,特别是在设备启动或停止瞬间。监控主机为避免变频器的干扰,选用了具备±15kV ESD保护功能的

完全集成式隔离数据收发器ADM2587E,增强了系统的抗干扰性;监控主机、PLC及变频器采用标准的MEMOBUS协议交换数据,表1所示为部分标准MEMOBUS协议格式。表2所示为监控主机上传限位数据格式。

起重机监控系统主机上传限位数据格式

数据具体分配如下。

BYTE3:Bit0:高速右转限位,Bitl:右转限位,Bit2:高速前进限位,Bit3:前进限位,Bit4:高速后退限位,Bit5:后退限位。BYTE4:Bit0:报警信号,Bitl:预警信号,

Bit2:高速上升限位,Bit3:上升限位,Bit4:高速下降限位,Bit5:下降限位,Bit6:高速左转限位,Bit7:左回转限位。BYTE5:Bit0:一档起重,Bitl:二档起重,Bit2:三档起重,Bit3:四档起重,Bit4:五档起重,Bit5:100%力矩,Bit6:90%力矩,Bit7:80%力矩。PLC定时将IO口状态及获取的变频器信息,通过485传递给监控主机,变频器与PLC间的协议根据所需监控具体内容确定,在此不再一一列出。


2、塔式起重机安全监控系统现场指导维修人员排查故障

监控主机将采集到的变频器信息(故障代码、输出电流及频率)及PLC的IO状态,通过8寸的人机界面实时展现给操作者,如图2、图3所示。当现场设备出现故障时,维修人员可通过人机界面显示的IO状态及变频器信息尽快查找到故

障原因,比如现场设备不能起升,故障原因为变频器过流造成,维修人员通过人机界面显示变频器故障代码后,便可确定是变频器过电流,按照人机界面提示的原因实施对策后,使设备尽快投入使用。


3、如何提升安全性能

目前市场上大部分塔式起重机监控系统通过开关量输出,并相应串入或并入原塔机安全回路中,工地维修人员人为改动线路,便可违规操作,存在安全隐患,如起重机控制系统为PLC控制器,则按照本文介绍改成监控的限位通过485总线发送给PLC控制器,PLC控制器根据接收到的软限位状态执行相应的动作,杜绝了违规操作。


4、结语

本文介绍的塔式起重机安全监控系统,通过现场实际应用,PLC能及时准确执行监控限位信息,为设备的使用提供了安全保证;同时监控系统通过人机界面将PLC控制系统的IO状态及变频器信息展示给维修人员(或操作人员),大大缩短排查故障时间。

 

 

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