QLY1560風電專用起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)

仇建中

（鄭州新大方重工科技有限公司，鄭州 450064）

QLY1560風電專用起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)

仇建中

（鄭州新大方重工科技有限公司，鄭州 450064）

論述了一種基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)和上位機組態(tài)軟件的風電專用起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。并深入介紹了其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊機制、系統(tǒng)功能及其現(xiàn)實意義和使用前景。

安全監(jiān)控；CAN總線；上位機組態(tài)；應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警；風險管控；風電

0 引言

近年來，尤其在世界氣候大會之后，“低碳環(huán)保”已成為全球炙熱的話題，各國都在將節(jié)能減排付諸行動,紛紛踏上新能源發(fā)展之路。風力發(fā)電作為新能源的寵兒得到了空前爆發(fā)式的增長，國家在經(jīng)濟方面也給予了極大的支持。風電起重機作為風機安裝的主力吊裝設(shè)備，隨著市場用量的急增，因其使用環(huán)境惡劣，或使用過程存在各種隱患，發(fā)生倒塌、傾覆、折臂等造成重大財產(chǎn)損失及人員傷亡的事故逐漸增多，有風電起重機設(shè)備自身問題也有相關(guān)作業(yè)人員操作失誤所致。為此國家質(zhì)檢總局和國家標準化管理委員會聯(lián)合發(fā)布了GB/T28264-2012《起重機械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》，該標準已于2012年7月1日正式實施。因此，推出一套風電起重機自身安全診斷監(jiān)測，使用、操作風險管控的設(shè)備安全監(jiān)控管理系統(tǒng)已經(jīng)成為業(yè)界共識。本文以在QLY1560風電專用起重機上的應(yīng)用為例，介紹一種基于CAN總線系統(tǒng)和上位機組態(tài)軟件的風電起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該監(jiān)控系統(tǒng)上位機采用Contro X工控機及其組態(tài)軟件，下層是由九個EPEC控制器組成的雙CAN總線控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，負責QLY1560起重機的所有動作控制及各種傳感器信息采集，每個EPEC控制器可進行多達50多個點的動作控制和傳感器信息采集。CAN總線1負責各控制器通訊以及與上位機Control X工控機的監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送，CAN總線2負責發(fā)動機信息的采集與控制以及總線型傳感器信息的采集，最后經(jīng)CAN總線1轉(zhuǎn)發(fā)至上位機。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，圖2為實物界面圖。

圖1

圖2

2 系統(tǒng)通訊

1）通訊機制

在該監(jiān)控系統(tǒng)中，通訊采用在同一網(wǎng)絡(luò)中同時傳輸標準格式幀和擴展格式幀，如兩個幀的前十一位標識符相同時，標準格式幀擁有總線的優(yōu)先訪問權(quán)的總線決策機制。通信幀格式如圖3所示。

2）通訊錯誤的檢測、限制及處理方法

該監(jiān)控系統(tǒng)通信最突出的特點就是引入錯誤的檢測、限制、校驗等處理機制，來保證通信準確穩(wěn)定。由于Can協(xié)議與其他總線系統(tǒng)的不同之處在于它沒有定義用于識別錯誤類型的握手機制。因此該系統(tǒng)協(xié)議采用位錯誤識別、填充規(guī)則錯誤識別、CRC錯誤應(yīng)答錯誤、格式界定符校驗等幾種通訊校驗識別機制，來確保識別出幾乎所有出現(xiàn)的總線錯誤，大大提高了監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

圖3

3 系統(tǒng)功能

1）監(jiān)控主界面

圖4

圖4所示界面為監(jiān)控系統(tǒng)的主界面，其主要功能如下：

（1）控制系統(tǒng)所有控制器工作、通信狀態(tài)進行總線監(jiān)測診斷；

（2）起重機上下車控制權(quán)切換、工作工況監(jiān)控；

（3）起重機各工作機構(gòu)位置、狀態(tài)、動作實時監(jiān)測及極限位置報警；

（4）對塔身、起重臂穿銷銷軸狀態(tài)、拉桿油缸壓力位移等實時監(jiān)測，一旦狀態(tài)異常及時報警，減少事故發(fā)生；

（5）對當前風速、吊重、車身上車下車水平度等工作姿態(tài)狀況實時監(jiān)測預(yù)警，避免起重機發(fā)生超載、側(cè)翻、傾覆等重大事故；

（6）吊裝載荷實時曲線，對吊裝載荷實時監(jiān)測掃描，以曲線波形圖窗口形式展示，吊裝時起吊瞬間的載荷沖擊等微小異常都能非常直觀的反映在載荷曲線波形上，通過該窗口駕駛?cè)藛T可以更容易更直觀的感受到起重機的工作狀況，且該實時曲線同時會被記憶儲存成歷史記錄，在歷史曲線中可進行查詢、分析、導(dǎo)出備份等操作。

2）數(shù)據(jù)報表及歷史記錄

圖5 數(shù)據(jù)報表及歷史記錄

系統(tǒng)具有實時數(shù)據(jù)存儲、歷史數(shù)據(jù)追蹤、調(diào)查、分析的黑匣子功能，起重機整車車身狀態(tài)，各機構(gòu)動作、起升吊重、工作幅度、高度、載荷等所有參數(shù)都具有實時監(jiān)測、記錄、存儲、分析、導(dǎo)出、備份、存檔等功能，可以很方便的進行故障分析、歷史追蹤、事故調(diào)查等。

3）曲線圖表功能

圖6

曲線圖表功能：系統(tǒng)一些重要參數(shù)數(shù)據(jù)如吊重、高度、幅度、載荷、風速、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)處應(yīng)力值、拉桿拉力等歷史記錄都可以查詢追蹤并以曲線圖標的形式直觀展示、打印。該功能對數(shù)據(jù)的調(diào)取、分析、故障診斷等都具有十分重要的現(xiàn)實意義。例如可以將吊重、幅度、載荷等起重數(shù)據(jù)與當時的風速、拉桿拉力、臂架、塔身等處結(jié)構(gòu)應(yīng)力值等關(guān)聯(lián)以曲線波形形式展示在一張圖表上，就可以很直觀的看出它們之間關(guān)聯(lián)影響關(guān)系。

4）統(tǒng)計分析與預(yù)警

機械結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測、疲勞預(yù)警、使用壽命評估等功能：在機械結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點安裝應(yīng)力傳感器采集數(shù)據(jù)，通過對長期積累的采集數(shù)據(jù)進行計算處理與當前實時數(shù)據(jù)對比分析來做出機械結(jié)構(gòu)疲勞甚至事故的提前預(yù)警，進而在大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上可實現(xiàn)對設(shè)備總體結(jié)構(gòu)健康狀況、使用壽命的初步預(yù)測、評估。

4 結(jié)束語

風電專用起重機因其使用環(huán)境惡劣，工況較多使用操作復(fù)雜等作業(yè)風險較高。起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅設(shè)備自身故障安全健康狀況得到及時的檢測預(yù)警，同時相關(guān)人員的不當使用操作導(dǎo)致事故的風險也可以得到較好的管控，有著重大的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。

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QLY1560 wind special crane safety monitoring management system

QIU Jian-zhong

TP29

：B

1009-0134(2017)03-0029-03

2016-10-31

仇建中（1984 -），男，河南開封人，工程師，本科，主要從事風電起重機自動化控制、監(jiān)測方面的工作。