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大型塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制
時間：2022-03-01來源：起重機廠家瀏覽次數(shù)：131
6大型塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司謝長宇尹茍保1996年我院承擔(dān)了九國家重點科技攻關(guān)課塔機安全監(jiān)控保護系統(tǒng)的研究專的攻關(guān)任務(wù)和目標主要是研制套達到國外90年代技術(shù)水平的3150！塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)，對塔機起吊力矩起重量小車幅度吊鉤高度風(fēng)速等多路參數(shù)進行實時監(jiān)控，并逐步在我國其它類型的塔機上應(yīng)用。本專研制開發(fā)工作己按計劃完成，在我院了06020塔機上進行了試驗及工業(yè)考核，此后安裝在我院和江麓廠共同開發(fā)的3150塔機上，于2000年12月順利通過建設(shè)部驗收。
力矩信號是塔機安全監(jiān)控中*重要的參數(shù)，它直接影響塔機的安全，監(jiān)控力矩是否超載是防止塔機司機誤操作及疏忽操作而引起塔機惡性事故的保障。以往的力矩保護主要有電子式重量，幅度力矩限制弓板式行程開關(guān)力矩限制器等方式，存在可靠性差精度低重復(fù)性差不能連續(xù)直觀顯等缺點。本系統(tǒng)采用位移傳感器直接檢測弓形板位移，采用西門子可編程序控制器彩色觸摸屏作為核心處理及終端顯部件，在系統(tǒng)可靠性精度及顯直觀性上有了較大的提聞。
在力矩傳感器的選擇上，我們選用了差動變壓器好可靠性高重復(fù)性好精度高等特點。針對塔機露天工況，我們在傳感器外殼上加裝了絕緣護套，采用環(huán)氧樹脂灌封，提高了防護等級，保證其長期可靠的運行。
由于3150塔機大機構(gòu)均采用變頻調(diào)速，且在吊重下放時位能負載能量回饋電網(wǎng)，因此電網(wǎng)供電存在較嚴重的高次諧波干擾，對監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作有較大的影響。我們設(shè)計了隔離型帶屏蔽電源變壓器，隔離電網(wǎng)引入的干擾，同時充分考慮因電機大電流啟動造成的電壓突降，為監(jiān)控系統(tǒng)提供干凈穩(wěn)定的電源。
我們根據(jù)以往在工控儀上的設(shè)計經(jīng)驗自行開發(fā)了套電路模塊，采用了多種新型扣芯片及各種抗干擾措施。在電路設(shè)計上采用新型電源芯片為傳感器及放大電路供電，頻率特性良好的鉭電容濾除尖峰干擾；放大電路部分，設(shè)計了多塊高精度低漂移進口冗芯片完成有源濾波放大調(diào)節(jié)等功能；另外在印制電路板設(shè)計及系統(tǒng)元部件布局上，充分考慮電源線信號線及各模塊的排列布置，采用屏蔽電纜連接各信號線，防止信號的相互干擾。
本系統(tǒng)的核心控制部分采用西門子57系列可編程序控制器及擴展模塊。該部分完成了各路信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理繼電輸出控制與觸摸屏的數(shù)據(jù)熟定型的產(chǎn)品，而不要被某些概念化的或**格的產(chǎn)品所迷惑。
3售后服務(wù)只要不是次性產(chǎn)品，都會存在服務(wù)的問，因此在選擇配料控制系統(tǒng)時尤其得考慮售后服務(wù)，如果引進國外設(shè)備，盡管國外公司售后服務(wù)較好，有些還在國內(nèi)設(shè)定了辦事處，但畢竟是兩個國家，涉及海關(guān)商檢外匯換算國際運輸?shù)容^為麻煩的手續(xù)，有叫不應(yīng)的感覺，因此應(yīng)選擇具有良好的售后服務(wù)歷史速反應(yīng)的，備用備件容易解決，交貨期快的企業(yè)所提供的配料控制產(chǎn)品，否則味考慮價格低概念新，碰上那些買前熱情如火，賣后冷若冰霜或不人影的公司，不但耽誤生產(chǎn)，而且給企業(yè)造成不良的信譽，這是尤其值得注意的。
我國商品混凝土行業(yè)正在較快發(fā)展，產(chǎn)品混凝土企業(yè)投資規(guī)模大，技術(shù)改造生產(chǎn)繁，設(shè)備需求量大，高品質(zhì)的商品，制造設(shè)備，市場前景非常廣闊，這給建機行業(yè)帶來了極好的機遇，同時對于用戶來說，只要選擇性價比好性能又穩(wěn)定可靠的，且有良好的售后服務(wù)以良好的商業(yè)背景和實力的公司合作，就能夠取得相當(dāng)滿意的生產(chǎn)效益。
通訊等功能。系統(tǒng)在檢測弓形板位移時，由于塔機的彈性變形，其變形量在起吊后數(shù)十秒內(nèi)會產(chǎn)生尖峰值及震蕩，類似于階躍響應(yīng)。在，軟件設(shè)計上，設(shè)計數(shù)字濾波程序，消除震蕩及瞬時干擾產(chǎn)生的讀數(shù)誤差及誤動作報警。
系統(tǒng)輸入輸出的非線性對系統(tǒng)精度的影響是本次專研究的重點和難點，在我院孫在魯研究員的指導(dǎo)下，考慮到從起吊力矩輸入到弓形板位移輸出電路調(diào)理部分線性精度很高，可不考慮過程中產(chǎn)生的非線性誤差，孫總指導(dǎo)我們采用泰勒級數(shù)展開多項式對曲線進行擬合，以保證系統(tǒng)的精度。其公式如下另參考有關(guān)書籍文獻中曲線擬合的方法，在實驗中采取*小乘法擬合曲線，即分別起吊額定力矩的01009585等多點力矩值，得到多組MX數(shù)據(jù)并列出相應(yīng)的法方程，通過克萊姆法則求解行列式，可得到常數(shù)人1心心。
針對起吊后產(chǎn)生的*大超調(diào)值可能引起繼電保護輸出動作，而實際力矩穩(wěn)定后數(shù)值并未過載，必須在軟件設(shè)計上進行處理，防止可能產(chǎn)生的誤動作。
塔機的起吊重量也是非常重要的參數(shù)之，我們借鑒德國利勃海爾塔機監(jiān)控方案，采用軸銷式電阻應(yīng)變片式傳感器測量鋼絲繩的張力變化，結(jié)合當(dāng)前的倍率參數(shù)計算出起吊重量，可在對應(yīng)倍率狀態(tài)下限制對應(yīng)的起吊重量。
小車幅度吊鉤高度信號采用高精度電位器測量鋼絲繩滾筒的角度位移量，風(fēng)速信號采用標準風(fēng)速傳感器產(chǎn)生脈沖，以上信號經(jīng)信號調(diào)理電路處理后，輸入至可編程序控制器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量在進行運算處理。
本系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)故障自診斷功能，系統(tǒng)上電后將對各傳感器觸摸屏電路及連線進行自檢，若力矩等各路信號電壓不在正常范圍內(nèi)涑鏨，獗，警此時繼電保護輸出不動作，觸摸屏中文信息條將提司機對應(yīng)信號回路有故障需要檢修，防止因回路故障造成系統(tǒng)過載而不能繼電報警保護。此時系統(tǒng)自動將故障信息永久保存在觸摸屏內(nèi)，以備日后查詢。
在系統(tǒng)的終端顯上，采用了與，涮椎奈髏，子彩色觸摸屏。該設(shè)備集顯和按鍵于體，體積小重量輕，畫面清晰美觀，全中文界面，司機操作直觀簡單。我們利用西門子提供的觸摸屏設(shè)計軟件，在，個人電腦上組態(tài)所需功能，然后下載至觸摸屏。
我們在觸摸屏上設(shè)計了動態(tài)光柱顯畫面數(shù)字顯畫面故障信息提畫面系統(tǒng)調(diào)試畫面實時力矩變化曲線等功能畫面。觸摸屏實時動態(tài)采樣，10的各參數(shù)數(shù)據(jù)并顯對應(yīng)數(shù)值，同時轉(zhuǎn)換為動態(tài)光柱的顏色填充。當(dāng)參數(shù)超過設(shè)定值時將變化顏色并閃爍報警，并將數(shù)據(jù)自動保存在觸摸屏存儲器內(nèi)永久保存?？捎谰么鎯Ξ?dāng)前過載值其他各路參數(shù)當(dāng)前值當(dāng)前時間和日期，過載消除后再存儲恢復(fù)時刻的數(shù)據(jù)可保存千次以上的數(shù)據(jù)。此黑匣功能可在事故發(fā)生后對存儲數(shù)據(jù)進行分析，查找事故原因及責(zé)任。
本系統(tǒng)在完成實驗室調(diào)試后，安裝在中聯(lián)重科16020型塔機上進行了調(diào)試和實驗，通過對硬軟件驗完成后交付給塔機司機使用，進行了近兩個月的工業(yè)考核，系統(tǒng)運行直穩(wěn)定可靠，能夠為司機正確指各路參數(shù)。此后系統(tǒng)安裝至湘潭江麓廠試制的3150咖橋機上，經(jīng)調(diào)試后系統(tǒng)正常工作，并于2000年12月順利通過建設(shè)部驗收，經(jīng)專家評審認為該專從本專系統(tǒng)完成后的情況來看，本專的設(shè)置基本上是合理的科學(xué)性較強。它涉及了我國起重機械中的安全問，提出的目標達到了國際上90年代本系統(tǒng)存在的主要問是成本較高，這給推廣應(yīng)用帶來定的困難。但根據(jù)我們研制總結(jié)的經(jīng)驗來看，如果抓住主要矛盾，突出要害參數(shù)如力矩和重量，將成本降低到我國塔機行業(yè)可以接受的水平是完全可能的。
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