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全新開發(fā)的一種新型塔式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)

來源:愷德爾起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)專家 發(fā)表日期: 2016-08-31 17:20:00

目前市場上絕大部分塔式起重機采用變頻器作為系統(tǒng)電動機的調(diào)速電源,控制器采用PLC,將變頻器的起動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)試性能好和PLC控制可靠、靈活的特點結(jié)合在一起,提高塔式起重機運行的性能,而塔機監(jiān)控系統(tǒng)大部分為起重量限

制、力矩限制、幅度限位、起升高度限位和回轉(zhuǎn)限位等通過開關(guān)量信號輸出,串聯(lián)或并聯(lián)方式接人原塔機控制系統(tǒng)安全回路中,實現(xiàn)安全保護作用,本系統(tǒng)為基于PLC控制的塔式起重機量身研發(fā)一種新型的安全監(jiān)控系統(tǒng)。


1、新型塔式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)由重量傳感器、幅度傳感器、高度傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、風(fēng)速傳感器、監(jiān)控主機及人機界面組成,如圖1所示

監(jiān)控系統(tǒng)組成

各模塊CPU采用主頻率為100MHz的ARM開發(fā)平臺,提高系統(tǒng)運算速度,程序移植了嵌入實時操作系統(tǒng),同時提高系統(tǒng)的實時|生和穩(wěn)定陛。各從機模塊將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,需要及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送給主機,主機根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)運算,邏輯比較后將命令傳送給PLC控制器,PLC根據(jù)主機下發(fā)的命令執(zhí)行相應(yīng)的輸出動作,這樣則對模塊與主機數(shù)據(jù)交換的實時性要求非常高。選用了CAN總線作為模塊與主機數(shù)據(jù)交換的通路;現(xiàn)場實際應(yīng)用CAN波特率設(shè)置為100kbit同時保證通訊速率及有效通訊距離。


塔式起重機安全監(jiān)控主機與PLC及變頻器交換數(shù)據(jù)方式采用的是RS一485總線,由于RS一485總線是一種成熟的工業(yè)總線方式,并且目前市場上主流產(chǎn)品如三菱、歐姆龍、西門子等PLC,安川、ABB、三菱、東芝等變頻器都是RS一485接口。眾所周知變頻器的輸出部分一般采用的是IGBT等開關(guān)器件,在輸出能量的同時將在輸出線上產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾,影響周邊電器的正常工作,特別是在設(shè)備啟動或停止瞬間。監(jiān)控主機為避免變頻器的干擾,選用了具備±15kV ESD保護功能的

完全集成式隔離數(shù)據(jù)收發(fā)器ADM2587E,增強了系統(tǒng)的抗干擾性;監(jiān)控主機、PLC及變頻器采用標(biāo)準(zhǔn)的MEMOBUS協(xié)議交換數(shù)據(jù),表1所示為部分標(biāo)準(zhǔn)MEMOBUS協(xié)議格式。表2所示為監(jiān)控主機上傳限位數(shù)據(jù)格式。

起重機監(jiān)控系統(tǒng)主機上傳限位數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)具體分配如下。

BYTE3:Bit0:高速右轉(zhuǎn)限位,Bitl:右轉(zhuǎn)限位,Bit2:高速前進限位,Bit3:前進限位,Bit4:高速后退限位,Bit5:后退限位。BYTE4:Bit0:報警信號,Bitl:預(yù)警信號,

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:高速左轉(zhuǎn)限位,Bit7:左回轉(zhuǎn)限位。BYTE5:Bit0:一檔起重,Bitl:二檔起重,Bit2:三檔起重,Bit3:四檔起重,Bit4:五檔起重,Bit5:100%力矩,Bit6:90%力矩,Bit7:80%力矩。PLC定時將IO口狀態(tài)及獲取的變頻器信息,通過485傳遞給監(jiān)控主機,變頻器與PLC間的協(xié)議根據(jù)所需監(jiān)控具體內(nèi)容確定,在此不再一一列出。


2、塔式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場指導(dǎo)維修人員排查故障

監(jiān)控主機將采集到的變頻器信息(故障代碼、輸出電流及頻率)及PLC的IO狀態(tài),通過8寸的人機界面實時展現(xiàn)給操作者,如圖2、圖3所示。當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障時,維修人員可通過人機界面顯示的IO狀態(tài)及變頻器信息盡快查找到故

障原因,比如現(xiàn)場設(shè)備不能起升,故障原因為變頻器過流造成,維修人員通過人機界面顯示變頻器故障代碼后,便可確定是變頻器過電流,按照人機界面提示的原因?qū)嵤Σ吆螅乖O(shè)備盡快投入使用。


3、如何提升安全性能

目前市場上大部分塔式起重機監(jiān)控系統(tǒng)通過開關(guān)量輸出,并相應(yīng)串入或并入原塔機安全回路中,工地維修人員人為改動線路,便可違規(guī)操作,存在安全隱患,如起重機控制系統(tǒng)為PLC控制器,則按照本文介紹改成監(jiān)控的限位通過485總線發(fā)送給PLC控制器,PLC控制器根據(jù)接收到的軟限位狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的動作,杜絕了違規(guī)操作。


4、結(jié)語

本文介紹的塔式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng),通過現(xiàn)場實際應(yīng)用,PLC能及時準(zhǔn)確執(zhí)行監(jiān)控限位信息,為設(shè)備的使用提供了安全保證;同時監(jiān)控系統(tǒng)通過人機界面將PLC控制系統(tǒng)的IO狀態(tài)及變頻器信息展示給維修人員(或操作人員),大大縮短排查故障時間。