专利名称：一种塔机监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及塔机安全控制技术领域，尤其涉及一种多个塔机联合监控系统。
技术背景
近年来，塔机安全监控系统的研究不断深入，各种研究报道和产品不断涌现，一些产品还申请了相关的国家专利。大多数产品以PLC实现塔机电气控制，用文本显示器以数值方式在线显示塔机运行过程中的主要参数，当测量值超过设定值时，自动报警并能切断相应控制电路。另外，提出可以通过上位机和PLC通信，通过软件标定塔机限制范围，实现塔机与周遭环境以及塔机之间防碰撞。还有一些产品是基于工业计算机的塔机智能监控和故障诊断系统，系统以CRT视频监控塔机工作状态，以数字形式动态显示塔机工作参数， 除了能够监控塔机转角、小车变幅、吊钩高度、起重吊重信息之外，并且基于Agent技术，实现了多塔机防碰撞的功能。此外，从国内研究现状来分析，现存产品己能较好地完成单机监控，比如说中国建筑科学院建筑机械化研究院的“塔式起重机安全作业监控管理系统”、山东富友集团的“塔式起重机安全监控管理系统”、长沙浦沉电子安全信息技术开发有限公司的“Aces系列起重力矩限制器”等；也有能实现简单组网功能的西安智敏测控的“塔吊群智能防碰撞”及塔吊群协同作业安全监控装置等。从监控塔机运行各类参数而言，这些产品均基本能胜任，但就大多数产品而言，仅针对单机监控，多机联网协同监控少。而现有的多机联网也是基于简单的网络连接，存在网络拓扑少，通信质量较差，组网不灵活等缺点，同时，由于产品面向的用户不同，涉及到所采集塔机信息安全性的研究较少，也没有针对不同的系统使用者进行相应的权限鉴别，容易造成塔机运行数据被篡改，给生产单位或者是相关监管部门带来了事故责任认定困难的困扰。因此，深入研究塔机多机联网以及提高信息安全性两个课题是当前塔机研究的迫切需求。发明内容
本发明要解决的技术问题 提供一种塔机监控系统，以解决1、目前多个塔机联网监控系统网络拓扑少，通信质量差，组网不灵活等问题；2、目前塔机监控系统数据信息安全性差等问题。
本发明技术方案 一种塔机监控系统，包括单机监控单元，完成对单台塔机的现场监控管理并将监控信息送至多机集中监控单元，与GPRS公用网络连接；多机集中监控单元，对现场所有单机监控单元的信息进行集中监视并对现场塔机进行控制，与GPRS公用网络连接。
单机监控单元包括PLC主控制功能模块，对单台塔机进行控制，与现场检测功能模块通过导线连接；现场检测功能模块，对塔机状态进行检测，并将检测结果送入PLC主控制功能模块； 触摸屏控制功能模块，与PLC主控制功能模块进行信息交接，对塔机进行现场监控，与 PLC主控制功能模块通过导线连接；现场控制输入输出功能模块，将现场信号送入PLC主控制功能模块进行处理，并将处理结果输出对塔机进行控制，与PLC主控制功能模块通过导线连接；单机GPRS控制功能模块，将PLC主控制功能模块的信息发送至GPRS GPRS公用网络， 并从GPRS公用网络接收相关信息并送至PLC主控制功能模块，与PLC主控制功能模块通过导线连接。
多机集中监控单元包括多机集中监控功能模块，接收现场所有单机监控单元的信息，对现场塔机进行监视和控制，与多机GPRS控制功能模块导线连接；多机GPRS控制功能模块，接收从GPRS公用网络上发来的单机监控信息，将多机集中监控功能模块下发的监控信息送至GPRS公用网络。
本发明的有益效果本发明利用单机监控单元对单台塔机进行控制，通过现场检测功能模块将塔机的变幅光电编码器、超升光电编码器、超重传感器、起重力矩传感器和回转角度传感器等信息送至 PLC主控制功能模块进行相应的逻辑处理，利用现场控制输入输出功能模块将输出结果进行控制塔机相应动作，触摸屏控制功能模块与PLC主控制功能模块进行信息交接，对塔机进行实时监控，利用单机GPRS控制功能模块将单台塔机的相关监控信息送至GPRS公网，多机集中监控单元通过多机GPRS控制功能模块接收，多机集中监控功能模块对收到的各台塔机监控信息进行集中监控处理，通过GPRS网络传输模式，利于扩展，只要在每台塔机侧增加单机GPRS控制功能模块，就能将塔机接入多机集中监控单元进行集中监视控制，基于 GPRS技术构建无线传输系统具有实时性强、建设成本少、覆盖范围广、系统传输容量大、数据传送速率高、计费方式灵活、通信费用低等特点，解决了目前多个塔机联网监控系统网络拓扑少，通信质量差，组网不灵活等问题；在多机集中监控单元上通过监控软件对各台塔机信息进行集中控制和监视，设置相应的控制权限，避免了任意删除修改数据等操作，解决了目前塔机监控系统数据信息安全性差等问题。
图1为本发明系统组成框图； 图2为本发明单机监控单元功能模块组成框图； 图3为本发明多机集中监控单元功能模块组成框图。
具体实施例方式一种塔机监控系统，包括(见图1)单机监控单元，完成对单台塔机的现场监控管理并将监控信息送至多机集中监控单元，与GPRS公用网络通过GPRS无线通讯连接；多机集中监控单元，对现场所有单机监控单元的信息进行集中监视并对现场塔机进行控制，与GPRS公用网络通过GPRS无线通讯连接。
单机监控单元包括(见图2)PLC主控制功能模块，对单台塔机进行控制，与现场检测功能模块通过导线连接； 现场检测功能模块，对塔机状态进行检测，并将检测结果送入PLC主控制功能模块； 触摸屏控制功能模块，与PLC主控制功能模块进行信息交接，对塔机进行现场监控，与 PLC主控制功能模块通过RS485或RS232通讯电缆连接进行信息交接；现场控制输入输出功能模块，将现场信号送入PLC主控制功能模块进行处理，并将处理结果输出对塔机进行控制，与PLC主控制功能模块通过导线连接；单机GPRS控制功能模块，将PLC主控制功能模块的信息发送至GPRS GPRS公用网络， 并从GPRS公用网络接收相关信息并送至PLC主控制功能模块，与PLC主控制功能模块通过导线连接。
多机集中监控单元包括(见图3)多机集中监控功能模块，接收现场所有单机监控单元的信息，对现场塔机进行监视和控制，与多机GPRS控制功能模块导线连接；多机集中监控功能模块采用电脑工作站作用主机，利用监控软件对现场设备进行数据采集和处理，实现对现场各个塔机进行集中监控。
多机GPRS控制功能模块，接收从GPRS公用网络上发来的单机监控信息，将多机集中监控功能模块下发的监控信息送至GPRS公用网络。
单机集中单元的PLC主控制功能模块主要由PLC控制器组成，本实施例采用集程度较高的小型PLC如西门子s7200系列，有着较低的成本，而且结构紧凑，这种小型的PLC 还具有足够的扩展性，可以联接更多I/O点和通讯模块等别的模块，通过扩展，甚至还可以构建整个塔机群的集中控制系统，它具有抗干扰能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点。
触摸屏控制功能模块，通过HMI (人机界面)，可以根据不同型号的塔机对临界的速度、位置、力矩等参数进行设定或修改，从而实现对不同塔机的通用性，本实施例采用西门子TP270，可以实现对单台塔机的监控功能。
现场检测功能模块，主要将塔机的变幅光电编码器、超升光电编码器、超重传感器、起重力矩传感器和回转角度传感器等信息进行采集并送至PLC进行处理，各种现场传感器通过导线接入PLC，主要监测下述信息起重量的监测采用轴销电阻应变片式传感器测量钢丝绳的张力变化，轴销式传感器是测量轴承、滑轮等构件的径向载荷或钢丝绳张力的专用传感器，用来取代定滑轮轴，销轴传感器既能起到替代定滑轮原有轴的功能，又能安装在结构中作径向力测量，起到称重测力传感器的作用，从而使整个称重测力控制系统的机械部件大大简化。变幅小车位置及速度的监测变幅小车位置采用增量式光电编码器，先后判断编码器的正转或反转，反映在变幅小车的动作上即是前进或后退，即将钢丝绳的线位移转换为编码器的角位移。变幅小车行程编码器获得行程脉冲信号，单位时间的脉冲计数即可得到小车行走速度。塔机原有的变幅内限位开关作为编码器计数复位的条件，以消除累计误差。
升高度及速度的监测检测方法与变幅检测方法相似，不同在于吊钩下降的高度是以塔机最大起升高度点作为参考零点，而实际起升高度应以地面作为参考零点。
转角度及速度的监测回转机构是由回转电机驱动小齿轮转动，小齿驱动大齿圈转动。回转速度取决于大齿圈的转动速度，为提高测量精度可通过测量小齿轮的转速来实现。塔机回转部分在非工作状态下必须保证可自由旋转，即通常所说的“随风转”状态，但此时所有电器设备都处于停机状态，不能监测出塔机的回转的角度，为此利用旋转可调电位器轴安装齿轮与小齿啮合，系统上电，由PLC获得当前电位器分得电压输入，利用电压与角度的数值对应关系，即可由电位器的分压值电压得到当前的工作角度。
PLC主控制功能模块将现场各种信息进行处理，生成相应的监控信息送至触摸屏控制功能模块进行单台塔机的监视和控制，并将监控信息通过单机GPRS控制功能模块进行处理。送至GPRS公用网络进行传输。
多机GPRS控制功能模块接收现场各个单机发送来的信息，送至多机GPRS控制功能模块进行汇总，然后利用软件进行集中监视和控制。
单机GPRS控制功能模块和多机GPRS控制功能模块采用依托GPRS网络平台实现无线数据通信。GPRS控制功能模块可以设置成主站(多机GPRS控制功能模块)和子站(单机 GPRS控制功能模块)，主站用在集中监控中心，与多机集中监控单元连接；子站用在现场，与 PLC主控制功能模块连接，一个主站可以与多个子站通信，一个子站可以与多个主站通信。 也可以用两个子站实现两点之间的数据透明传输。
利用GPRS无线网络，实现现场多台塔机的监控信息汇总，统一进行管理和监控， GPRS无线网络传输模式，利于系统扩展，只要在每台塔机侧增加单机GPRS控制功能模块， 就能将塔机接入多机集中监控单元进行集中监视控制，基于GPRS技术构建无线传输系统具有实时性强、建设成本少、覆盖范围广、系统传输容量大、数据传送速率高、计费方式灵活、通信费用低等特点，解决了目前多个塔机联网监控系统网络拓扑少，通信质量差，组网不灵活等问题； 通过在多机集中监控单元上监控软件对各台塔机信息进行集中控制和监视，并设置相应的控制权限，避免了任意删除修改数据等操作，解决了目前塔机监控系统数据信息安全性差等问题。
权利要求
1.一种塔机监控系统，包括单机监控单元，完成对单台塔机的现场监控管理并将监控信息送至多机集中监控单元，与GPRS公用网络连接；多机集中监控单元，对现场所有单机监控单元的信息进行集中监视并对现场塔机进行控制，与GPRS公用网络连接。
2.根据权利要求1所述的一种塔机监控系统，其特征在于单机监控单元包括 PLC主控制功能模块，对单台塔机进行控制，与现场检测功能模块通过导线连接； 现场检测功能模块，对塔机状态进行检测，并将检测结果送入PLC主控制功能模块； 触摸屏控制功能模块，与PLC主控制功能模块进行信息交接，对塔机进行现场监控，与PLC主控制功能模块通过导线连接；现场控制输入输出功能模块，将现场信号送入PLC主控制功能模块进行处理，并将处理结果输出对塔机进行控制，与PLC主控制功能模块通过导线连接；单机GPRS控制功能模块，将PLC主控制功能模块的信息发送至GPRS GPRS公用网络， 并从GPRS公用网络接收相关信息并送至PLC主控制功能模块，与PLC主控制功能模块通过导线连接。
3.根据权利要求1所述的一种塔机监控系统，其特征在于多机集中监控单元包括 多机集中监控功能模块，接收现场所有单机监控单元的信息，对现场塔机进行监视和控制，与多机GPRS控制功能模块导线连接；多机GPRS控制功能模块，接收从GPRS公用网络上发来的单机监控信息，将多机集中监控功能模块下发的监控信息送至GPRS公用网络。
全文摘要
本发明公开了一种塔机监控系统，它包括单机监控单元，完成对单台塔机的现场监控管理并将监控信息送至多机集中监控单元，与GPRS公用网络连接；多机集中监控单元，对现场所有单机监控单元的信息进行集中监视并对现场塔机进行控制，与GPRS公用网络连接；解决了目前多个塔机联网监控系统网络拓扑少，通信质量差，组网不灵活等问题。
文档编号B66C23/88GK102491206SQ20111042186
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者朱嘉, 田震 申请人:贵阳电气控制设备有限公司