門座式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

◎李小陽 于海波

門座式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

◎李小陽 于海波

MQ2535型25T門座式起重機(jī)投入工作以來，由于大型起重設(shè)備存在諸多安全控制限位、行程開關(guān)、過載保護(hù)信號、防碰撞保護(hù)信號，且眾多控制信號以及監(jiān)控參數(shù)沒有得到集中監(jiān)控，現(xiàn)對相關(guān)信號及參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控，便于司機(jī)及維護(hù)人員。使用該系統(tǒng)可以快速有效的掌握起重機(jī)故的健康狀態(tài)，合理分工，減少怠工時間。對提高港口的生產(chǎn)效率，具有重要意義。

MQ2535型25T門座式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)

門座起重機(jī)是在港口碼頭前沿裝卸一般散貨和件雜貨的通用港口裝卸機(jī)械。根據(jù)貨種不同可分別使用吊鉤或抓斗兩種吊具。它工作幅度大、速度高，可以帶載作水平位移變幅，帶載作任意角度回轉(zhuǎn)，可以在所有工作范圍內(nèi)作起升、變幅、回轉(zhuǎn)的單獨(dú)或聯(lián)合動作，操作方便，動作靈活，可使用于海港或內(nèi)河港口。

該系統(tǒng)以生產(chǎn)過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢、故障追查的綜合安全監(jiān)控管理理念，使用仿真技術(shù)，監(jiān)控門座式起重機(jī)設(shè)備各大運(yùn)行機(jī)構(gòu)及各電氣元件，加強(qiáng)對起重機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控以及生產(chǎn)過程的安全監(jiān)管。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了故障分析、運(yùn)行維護(hù)、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和整體設(shè)備使用分析數(shù)據(jù)，能夠有效的為設(shè)備管理人員提供全面、及時的決策支持與強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。

門座式起重機(jī)主要監(jiān)控部分

電源部分：主電源供電方式為交流三相四線380V10%，50Hz1Hz。為便于門機(jī)更換電纜時相序的切換，在設(shè)備上裝有電源監(jiān)控相序繼電器和相序換向刀閘，總電源主回路相序正確時，相序繼電器信號指示正常，當(dāng)總電源主回路相序錯誤時，信號指示異常，屆時可將相序換向刀閘擲向另一側(cè)進(jìn)行電源相序切換。相序繼電器對于檢測主電源回路缺相、欠壓、過壓進(jìn)行檢測，當(dāng)主回路出現(xiàn)缺相或過壓、欠壓等故障時，該相序指示燈異常，便于排查故障原因進(jìn)行解決。主回路總電源斷路器為整個機(jī)上部分供電主開關(guān)，該開關(guān)具有短路, 過載等保護(hù)功能，在聯(lián)動臺、門架及電氣房柜門上分別設(shè)有急停開關(guān)，在緊急狀態(tài)下，通過按下緊停開關(guān)控制總電源斷路器脫扣分閘；控制回路通過各控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)各控制回路的供電、保護(hù)、控制。主供電電纜通過電纜卷筒的安全限位，控制門座式起重機(jī)的行走距離，實(shí)現(xiàn)安全距離控制，防止出現(xiàn)行走過距等問題。

總電源部分可實(shí)現(xiàn)電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、電能等各重要數(shù)據(jù)統(tǒng)一控制管理，以及欠壓、過壓、缺相、電纜卷筒限位等信息采集與監(jiān)控。

起升部分：起升部分由兩臺變頻器分別控制兩臺電機(jī)進(jìn)行起、停、制動運(yùn)行，保證機(jī)構(gòu)的安全、正常運(yùn)行。起升機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換可實(shí)現(xiàn)單雙機(jī)運(yùn)行，單機(jī)狀態(tài)時，通過配合腳踏開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)單機(jī)開閉抓斗和雙機(jī)起升, 每臺電機(jī)的實(shí)時運(yùn)行參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)都能得到采集分析。

通過采集PLC數(shù)據(jù)及現(xiàn)場反饋信號，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)及參數(shù)的集中監(jiān)控，手柄零位條件，風(fēng)速儀風(fēng)速在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷過流正常，不超負(fù)荷。

起升部分可實(shí)現(xiàn)起升系統(tǒng)起重量、起重力矩、起升高度、運(yùn)行行程、運(yùn)行連鎖、抗風(fēng)防滑、單雙機(jī)運(yùn)行、超負(fù)荷、風(fēng)速、制動器控制信號、電機(jī)運(yùn)行等數(shù)據(jù)的采集和分析，并對該部分參數(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

變幅部分：變幅機(jī)構(gòu)由一臺電機(jī)通過變頻器進(jìn)行起、制動運(yùn)行。同時為了運(yùn)行安全可靠，變幅電機(jī)除由電液制動器保證電機(jī)可靠啟停外，還配備了一臺獨(dú)立供電的風(fēng)機(jī)以保證電機(jī)的良好散熱。

通過采集PLC數(shù)據(jù)及現(xiàn)場反饋信號，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)及參數(shù)的集中監(jiān)控，變幅手柄零位條件，風(fēng)速儀風(fēng)速在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷過流正常，不超負(fù)荷。

變幅部分可實(shí)現(xiàn)變幅系統(tǒng)角度、幅度、變幅行程控制、變幅超限控制、制動器控制信號、電機(jī)運(yùn)行等數(shù)據(jù)的采集和分析，并對該部分參數(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

旋轉(zhuǎn)部分：旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由二臺電機(jī)通過一臺變頻器進(jìn)行起、制動運(yùn)行。同時為了運(yùn)行安全可靠，旋轉(zhuǎn)電機(jī)除由電力變頻制動器保證電機(jī)可靠啟停外，每臺電機(jī)還配備了一臺獨(dú)立供電的風(fēng)機(jī)以保證電機(jī)的良好散熱。

1.4 療效判定標(biāo)準(zhǔn) 采用美國足踝骨科協(xié)會(American orthopedic foot & ankle society，AOFAS)評分系統(tǒng)對術(shù)后足功能進(jìn)行評估。AOFAS評分90～100分為優(yōu)，75～89分為良，50～74分為可，50分以下為差。

通過采集PLC數(shù)據(jù)及現(xiàn)場反饋信號，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)及參數(shù)的集中監(jiān)控，回轉(zhuǎn)手柄零位條件，風(fēng)速儀風(fēng)速在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷過流正常，不超負(fù)荷。

旋轉(zhuǎn)部分可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)制動器控制信號、電機(jī)運(yùn)行等數(shù)據(jù)的采集和分析，并對該部分參數(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

行走部分：行走機(jī)構(gòu)由八臺電機(jī)通過共用變幅變頻器進(jìn)行起、制動運(yùn)行。同時為了運(yùn)行安全可靠，行走電機(jī)除由慣性制動器保證電機(jī)可靠啟停外，每臺電機(jī)還配備了一臺獨(dú)立供電的風(fēng)機(jī)以保證電機(jī)的良好散熱。

通過采集PLC數(shù)據(jù)及現(xiàn)場反饋信號，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)及參數(shù)的集中監(jiān)控，手柄零位條件，風(fēng)速儀風(fēng)速在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷過流正常，不超負(fù)荷。

行走部分可實(shí)現(xiàn)行走錨定限位、行走防爬限位、卷纜限位、防撞限位、電機(jī)運(yùn)行等數(shù)據(jù)的采集和分析，并對該部分參數(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要架構(gòu)

起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)采用向服務(wù)（Service-Oriented Architecture，SOA）的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過網(wǎng)絡(luò)將松散耦合的功能單元、應(yīng)用組件進(jìn)行分布式布署、組合和使用。

應(yīng)用系統(tǒng)層也稱為界面表現(xiàn)層，是系統(tǒng)的人機(jī)交互接口，系統(tǒng)通過應(yīng)用系統(tǒng)層展示各種實(shí)時數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為用戶提供各種查詢與報表。

組件服務(wù)層為系統(tǒng)的核心層，各種服務(wù)組件采用統(tǒng)一的服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)為應(yīng)用系統(tǒng)層提供數(shù)據(jù)、算法與業(yè)務(wù)功能服務(wù)。各服務(wù)組件可獨(dú)立運(yùn)行，可單獨(dú)布署。

數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)通信層為該系統(tǒng)的軟件最底層，為上層服務(wù)提供實(shí)時數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。有直接從數(shù)據(jù)庫中提供的數(shù)據(jù)也有通過OPC標(biāo)準(zhǔn)或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采集的數(shù)據(jù)。

安全監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求

系統(tǒng)綜合誤差：起重量、幅度、起重力矩的誤差。在起重機(jī)械實(shí)際使用工況下，系統(tǒng)的綜合誤差分別不大于5%。

信息采集和存儲：在運(yùn)行周期內(nèi)系統(tǒng)的采樣周期不大于100ms。數(shù)據(jù)存儲時間不應(yīng)少于30個工作日，視頻存儲時間不應(yīng)少于72h。

系統(tǒng)應(yīng)具有對起重機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)和故障信息實(shí)時記錄、歷史追溯的功能。

系統(tǒng)應(yīng)具有故障自診斷功能。在開機(jī)時應(yīng)有自檢程序，對警報、顯示等功能進(jìn)行驗(yàn)證，在系統(tǒng)自身發(fā)生故障而影響正常使用時，能立即發(fā)出報警信號，并具備止停功能。

系統(tǒng)的報警裝置應(yīng)能向起重機(jī)械操作者和處于危險區(qū)域的人員發(fā)出清晰的聲光報警。

系統(tǒng)應(yīng)具有起重機(jī)械作業(yè)狀態(tài)的實(shí)時顯示功能，能以圖形、圖像、圖表和問題顯示起重機(jī)械的工作狀態(tài)和工作參數(shù)。

安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)從功能上可以分為實(shí)時監(jiān)控、狀態(tài)回放、故障查詢、故障跟蹤、運(yùn)行維護(hù)和作業(yè)統(tǒng)計(jì)六大子系統(tǒng)。

實(shí)時狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)視起重機(jī)生產(chǎn)過程中各設(shè)備的電流、電壓狀態(tài)，限位狀態(tài)，以及相關(guān)的斷路器狀態(tài)。包括整機(jī)狀態(tài)監(jiān)控，起升、變幅、旋轉(zhuǎn)、行走四大機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。狀態(tài)回放，系統(tǒng)將起重機(jī)生產(chǎn)作業(yè)過程的全部數(shù)據(jù)采集并存儲起來，在需要的時候，可以通過讀取這些歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會將過去某段時間內(nèi)起重機(jī)生產(chǎn)全過程的狀態(tài)、動作通過人機(jī)交互畫面展示。故障查詢，系統(tǒng)采集起重機(jī)生產(chǎn)過程中發(fā)生的所有故障數(shù)據(jù)，并存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中，管理人員可以通過故障查詢子系統(tǒng)查詢各大機(jī)構(gòu)在過去某時間段內(nèi)發(fā)生的所有故障信息。同時系統(tǒng)提供所有故障數(shù)據(jù)的導(dǎo)出功能。

運(yùn)行維護(hù)，系統(tǒng)會記錄門機(jī)各易損部件的使用次數(shù)與時間，并分析這些零部件的使用壽命，在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)預(yù)警或提示用戶需要更換零部件，或進(jìn)行相關(guān)的保養(yǎng)。系統(tǒng)同時提供保養(yǎng)零部件設(shè)備的更換信息登記功能。該功能為用戶檢驗(yàn)起重機(jī)設(shè)備的保養(yǎng)狀態(tài)提供輔助數(shù)據(jù)，可作為起重機(jī)生產(chǎn)排班作業(yè)提供參考。

故障跟蹤，系統(tǒng)自動記錄故障發(fā)生前8秒與故障發(fā)生后2秒起重機(jī)整個作業(yè)過程的所有操作與狀態(tài)，并將這些數(shù)據(jù)以波形圖的形式展示，為用戶診斷故障提供依據(jù)。

生產(chǎn)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)自動記錄起重機(jī)作業(yè)過程的重量（箱量）、耗電量、作業(yè)次數(shù)數(shù)據(jù)，并提供作業(yè)效率，能耗比，的查詢與統(tǒng)計(jì)功能，并可以生成統(tǒng)計(jì)報表或?qū)С鼋y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為用戶的生產(chǎn)決策提供參考。

實(shí)施方案舉例

神華黃驊港務(wù)有限公司物流中心MQ2535門機(jī)采用安全監(jiān)控系統(tǒng)，有效的提高了設(shè)備管理水平以及故障處理的效率。更好的保障了設(shè)備的安全運(yùn)行。

（作者單位：神華黃驊港務(wù)公司）