門座式起重機安全監控系統的應用

◎李小陽 于海波

門座式起重機安全監控系統的應用

◎李小陽 于海波

MQ2535型25T門座式起重機投入工作以來，由于大型起重設備存在諸多安全控制限位、行程開關、過載保護信號、防碰撞保護信號，且眾多控制信號以及監控參數沒有得到集中監控，現對相關信號及參數進行集中監控，便于司機及維護人員。使用該系統可以快速有效的掌握起重機故的健康狀態，合理分工，減少怠工時間。對提高港口的生產效率，具有重要意義。

MQ2535型25T門座式起重機安全監控系統

門座起重機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械。根據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，可以在所有工作范圍內作起升、變幅、回轉的單獨或聯合動作，操作方便，動作靈活，可使用于海港或內河港口。

該系統以生產過程監控、數據查詢、故障追查的綜合安全監控管理理念，使用仿真技術，監控門座式起重機設備各大運行機構及各電氣元件，加強對起重機設備運行狀態的監控以及生產過程的安全監管。系統實現了故障分析、運行維護、生產統計和整體設備使用分析數據，能夠有效的為設備管理人員提供全面、及時的決策支持與強大的數據支撐。

門座式起重機主要監控部分

電源部分：主電源供電方式為交流三相四線380V10%，50Hz1Hz。為便于門機更換電纜時相序的切換，在設備上裝有電源監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進行電源相序切換。相序繼電器對于檢測主電源回路缺相、欠壓、過壓進行檢測，當主回路出現缺相或過壓、欠壓等故障時，該相序指示燈異常，便于排查故障原因進行解決。主回路總電源斷路器為整個機上部分供電主開關，該開關具有短路, 過載等保護功能，在聯動臺、門架及電氣房柜門上分別設有急停開關，在緊急狀態下，通過按下緊停開關控制總電源斷路器脫扣分閘；控制回路通過各控制開關實現各控制回路的供電、保護、控制。主供電電纜通過電纜卷筒的安全限位，控制門座式起重機的行走距離，實現安全距離控制，防止出現行走過距等問題。

總電源部分可實現電壓、電流、頻率、功率因數、電能等各重要數據統一控制管理，以及欠壓、過壓、缺相、電纜卷筒限位等信息采集與監控。

起升部分：起升部分由兩臺變頻器分別控制兩臺電機進行起、停、制動運行，保證機構的安全、正常運行。起升機構通過轉換可實現單雙機運行，單機狀態時，通過配合腳踏開關，可實現單機開閉抓斗和雙機起升, 每臺電機的實時運行參數及相關數據都能得到采集分析。

通過采集PLC數據及現場反饋信號，實現各項數據及參數的集中監控，手柄零位條件，風速儀風速在正常范圍內，超負荷過流正常，不超負荷。

起升部分可實現起升系統起重量、起重力矩、起升高度、運行行程、運行連鎖、抗風防滑、單雙機運行、超負荷、風速、制動器控制信號、電機運行等數據的采集和分析，并對該部分參數可實現遠程監控。

變幅部分：變幅機構由一臺電機通過變頻器進行起、制動運行。同時為了運行安全可靠，變幅電機除由電液制動器保證電機可靠啟停外，還配備了一臺獨立供電的風機以保證電機的良好散熱。

通過采集PLC數據及現場反饋信號，實現各項數據及參數的集中監控，變幅手柄零位條件，風速儀風速在正常范圍內，超負荷過流正常，不超負荷。

變幅部分可實現變幅系統角度、幅度、變幅行程控制、變幅超限控制、制動器控制信號、電機運行等數據的采集和分析，并對該部分參數可實現遠程監控。

旋轉部分：旋轉機構由二臺電機通過一臺變頻器進行起、制動運行。同時為了運行安全可靠，旋轉電機除由電力變頻制動器保證電機可靠啟停外，每臺電機還配備了一臺獨立供電的風機以保證電機的良好散熱。

1.4 療效判定標準 采用美國足踝骨科協會(American orthopedic foot & ankle society，AOFAS)評分系統對術后足功能進行評估。AOFAS評分90～100分為優，75～89分為良，50～74分為可，50分以下為差。

通過采集PLC數據及現場反饋信號，實現各項數據及參數的集中監控，回轉手柄零位條件，風速儀風速在正常范圍內，超負荷過流正常，不超負荷。

旋轉部分可實現旋轉系統制動器控制信號、電機運行等數據的采集和分析，并對該部分參數可實現遠程監控。

行走部分：行走機構由八臺電機通過共用變幅變頻器進行起、制動運行。同時為了運行安全可靠，行走電機除由慣性制動器保證電機可靠啟停外，每臺電機還配備了一臺獨立供電的風機以保證電機的良好散熱。

通過采集PLC數據及現場反饋信號，實現各項數據及參數的集中監控，手柄零位條件，風速儀風速在正常范圍內，超負荷過流正常，不超負荷。

行走部分可實現行走錨定限位、行走防爬限位、卷纜限位、防撞限位、電機運行等數據的采集和分析，并對該部分參數可實現遠程監控。

安全監控系統的主要架構

起重機安全監控系統采用向服務（Service-Oriented Architecture，SOA）的軟件架構設計，通過網絡將松散耦合的功能單元、應用組件進行分布式布署、組合和使用。

應用系統層也稱為界面表現層，是系統的人機交互接口，系統通過應用系統層展示各種實時數據與業務數據，為用戶提供各種查詢與報表。

組件服務層為系統的核心層，各種服務組件采用統一的服務接口標準為應用系統層提供數據、算法與業務功能服務。各服務組件可獨立運行，可單獨布署。

數據庫與數據通信層為該系統的軟件最底層，為上層服務提供實時數據與業務數據。有直接從數據庫中提供的數據也有通過OPC標準或網絡協議采集的數據。

安全監控系統的性能要求

系統綜合誤差：起重量、幅度、起重力矩的誤差。在起重機械實際使用工況下，系統的綜合誤差分別不大于5%。

信息采集和存儲：在運行周期內系統的采樣周期不大于100ms。數據存儲時間不應少于30個工作日，視頻存儲時間不應少于72h。

系統應具有對起重機械運行狀態和故障信息實時記錄、歷史追溯的功能。

系統應具有故障自診斷功能。在開機時應有自檢程序，對警報、顯示等功能進行驗證，在系統自身發生故障而影響正常使用時，能立即發出報警信號，并具備止停功能。

系統的報警裝置應能向起重機械操作者和處于危險區域的人員發出清晰的聲光報警。

系統應具有起重機械作業狀態的實時顯示功能，能以圖形、圖像、圖表和問題顯示起重機械的工作狀態和工作參數。

安全監控系統的主要功能

起重機安全監控系統從功能上可以分為實時監控、狀態回放、故障查詢、故障跟蹤、運行維護和作業統計六大子系統。

實時狀態監控，監視起重機生產過程中各設備的電流、電壓狀態，限位狀態，以及相關的斷路器狀態。包括整機狀態監控，起升、變幅、旋轉、行走四大機構運行狀態監控。狀態回放，系統將起重機生產作業過程的全部數據采集并存儲起來，在需要的時候，可以通過讀取這些歷史數據，系統會將過去某段時間內起重機生產全過程的狀態、動作通過人機交互畫面展示。故障查詢，系統采集起重機生產過程中發生的所有故障數據，并存儲在后臺數據庫中，管理人員可以通過故障查詢子系統查詢各大機構在過去某時間段內發生的所有故障信息。同時系統提供所有故障數據的導出功能。

運行維護，系統會記錄門機各易損部件的使用次數與時間，并分析這些零部件的使用壽命，在適當的時機預警或提示用戶需要更換零部件，或進行相關的保養。系統同時提供保養零部件設備的更換信息登記功能。該功能為用戶檢驗起重機設備的保養狀態提供輔助數據，可作為起重機生產排班作業提供參考。

故障跟蹤，系統自動記錄故障發生前8秒與故障發生后2秒起重機整個作業過程的所有操作與狀態，并將這些數據以波形圖的形式展示，為用戶診斷故障提供依據。

生產業務統計，系統自動記錄起重機作業過程的重量（箱量）、耗電量、作業次數數據，并提供作業效率，能耗比，的查詢與統計功能，并可以生成統計報表或導出統計數據為用戶的生產決策提供參考。

實施方案舉例

神華黃驊港務有限公司物流中心MQ2535門機采用安全監控系統，有效的提高了設備管理水平以及故障處理的效率。更好的保障了設備的安全運行。

（作者單位：神華黃驊港務公司）