一种大型起重机械安全监控管理系统的改造方法及系统与流程

本发明涉及一种起重机械安全监控管理技术，尤其是大型起重机械安全监控管理系统的改造方法及系统。

背景技术：

大型起重机械(根据2015年国家质检总局、安全监管总局公布的《安装安全监控管理系统的大型起重机械目录》)指的是100吨以上通用门式起重机、200吨以上通用桥式起重机等，由于起重量大、跨度大、结构复杂、使用环境苛刻、事故危害更大等原因，其安全性更加引起使用和监管部门的关注，因此安装安全监控管理系统更加显得重要。随着生产自动化的程度不断提高，起重机原有监控系统监控的功能不够完善、技术不够先进，完全不符合国家标准和安全生产监控要求，急需改造升级。现有的起重机安全监控管理系统独立于起重机控制系统，结构复杂，生产成本较高，加大企业负担。

技术实现要素：

本发明的目的是在充分利用起重机本身自带的传感装置以及仪器仪表，并兼容原有系统的基础上，提出一种低成本、高性能的对大型起重机械安全监控管理系统的改造方法及系统。

本发明提供的技术方案是：

一种大型起重机械安全监控管理系统的改造方法，包括如下步骤：

1)信息采集模块中保留原有监控设备，信息处理模块中包括原有PLC控制器；在信息采集模块中新增监控设备，在信息处理模块中增设中央控制器；

2)原有监控设备的输出信号仍接入原有PLC控制器；

新增监控设备的输出信号接入增设的中央控制器；

原有PLC控制器的输出信号也接入增设的中央控制器；

3)新设置包括具有监控画面、数据管理界面以及用户管理界面的信息显示模块；该信息显示模块通过数据线与所述中央控制器进行信息交互。

所述新增监控设备包括通过无线采集盒输出信息的风速传感器，以及通过采集盒输出信息的门限位传感器；

所述无线采集盒通过GFSK无线方式输出信息；所述采集盒通过RS485总线输出信息；

原有PLC控制器通过以太网对中央控制器输出信息。

所述信息显示模块是触摸屏或液晶显示屏等。

原有监控设备包括角度传感器、光电编码器、测速编码器以及重量传感器，原有监控设备通过Profibus DP总线对原有PLC控制器输出信息。

对于从原有PLC获取的起重机状态信号不能明确其相对应的实际状态物理量时，通过运行起重机，改变起重机状态来改变PLC的信号输出，进而来判断解析PLC的信号所对应的状态物理量。

在运行起重机，改变起重机状态时，要求单次运行起重机仅改变起重机一个状态量。

经前述改造方法后的大型起重机械安全监控管理系统，包括采集信息的信息采集模块、对采集后的信息进行处理的信息处理模块以及对信息处理模块的输出信息进行显示的信息显示模块；其特征在于：

所述信息采集模块包括原有监控设备以及新增监控设备；所述信息处理模块包括原有PLC控制器以及增设的中央控制器；所述信息显示模块是触摸屏或液晶显示屏。

原有监控设备包括角度传感器、光电编码器、测速编码器以及重量传感器，原有监控设备通过Profibus DP总线接通原有PLC控制器；

新增监控设备包括通过无线采集盒输出信息的风速传感器，以及通过采集盒输出信息的门限位传感器；所述无线采集盒通过GFSK无线方式接通增设的中央控制器，所述采集盒通过RS485总线也接通增设的中央控制器；

原有PLC控制器通过以太网接通增设的中央控制器；

信息显示模块通过数据线接通增设的中央控制器。

所述无线采集盒以51系列单片机为控制器。

本发明方法的有益效果是，在起重机原有监控系统的基础上，兼容原有监控设备，进行全方面的改造升级，拥有全方位的监控流程，能够满足用户对大型起重机械的安全监控管理需求，实现低成本、高性能的改造，使起重机械能够更加安全、有效地进行作业。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明所述系统的结构框图。

具体实施方式

图1所示的大型起重机械安全监控管理系统改造方法及系统，包括信息采集模块、信息处理模块、信息显示模块的改造。信息采集模块中的原有监控设备(包括角度传感器、光电编码器、测速编码器以及重量传感器等等)的输出信号均接入信息处理模块中的原有PLC控制器，新增监控设备(包括风速传感器以及门限位传感器等等)的输出信号也接入中央控制器。信息处理模块中，原有PLC控制器采集的监控数据采用以太网传输至中央控制器。本发明的中央控制器可采用嵌入式控制器，实现原有数据与新增数据的整合，进行统一的逻辑控制与计算处理，并将处理结果传输到显示设备(触摸屏或液晶显示屏，具有监控画面、数据管理界面以及用户管理界面的显示功能)。

由图2可知：中央控制器的数据组网基于GFSK无线、RS485总线、Profibus DP总线。无线采集盒可采用51系列单片机，将采集的风速传感器信号(模拟量信号)传输给中央控制器，然后通过中央控制器对传感器信号进行无线巡检；模拟量信号的采集采用分布式无线组网，可提高系统的可扩展能力。所述采集盒可采用远程I/O前置数据采集盒(采集信号为开关量信号)。起重机原有安装的角度传感器、光电编码器、测速编码器、重量传感器等，通过Profibus DP总线方式将信号传输到原有PLC控制器。信息显示模块通过触摸屏、液晶屏等输出，可采用WINCC等组态软件或基于LINUX系统平台进行人机界面软件开发，实现监控画面、数据管理、用户管理。

在现场改造过程中，针对生产年限久远的起重机械，原控制程序源码、电气图纸等原始技术资料缺失，重新获取的原PLC数据，除了工作时间具有明显的文本特性，其他数据无法判断其对应的起重机实际状态。由此，通过运行起重机，改变起重机状态来获取PLC的信号变化，进而可以判断解析PLC数据所对应的实际状态物理量。例如：在起重机其他状态不变的情况下，只改变起重机吊钩的高度，同时在PLC的所有数据中有一个发生变化的数据便可判断为吊钩高度所对应的地址信号。类似的数据包括重量、大车行程、大车纠偏、小车行程、支腿垂直度、联锁保护、供电电缆卷筒状态、操作指令等。通过此办法将原有PLC所有输出数据全部注明地址后，再接入新增的中央控制器，就能实现全部数据衔接。

本发明的工作原理是：信息采集模块采集监控数据，并将数据传送给信息处理模块。信息采集方式包括开关量方式、模拟量方式。所述的开关量方式对应的是门限位状态采集，采用RS485传输。所述的模拟量方式对应的是风速状态采集，采用分布式无线组网传输。

信息处理模块将采集的数据进行处理，然后根据起重机运行状况进行逻辑控制，最终将分析计算后的结果发送至信息显示模块。信息处理模块(在兼容原有PLC控制器的基础上，增设新的中央控制器)同时处理三种数据来源。所述数据来源是，通过Profibus DP总线、RS485总线和GFSK无线三类传输的数据，即原有监控数据和新增监控数据。

信息显示模块是通过触摸屏、液晶屏等输出设备，以图文、声光、动画的形式显示起重机运行状况和信息内容。该模块的改造，主要是设计一套人机界面软件(可通过普通软件人员编程实现)，实现监视画面、数据管理、用户管理等功能。