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大型塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制
時(shí)間：2022-03-01來源：起重機(jī)廠家瀏覽次數(shù)：131
6大型塔機(jī)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(diǎn)科技攻關(guān)課塔機(jī)安全監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的研究專的攻關(guān)任務(wù)和目標(biāo)主要是研制套達(dá)到國外90年代技術(shù)水平的3150！塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)，對塔機(jī)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并逐步在我國其它類型的塔機(jī)上應(yīng)用。本專研制開發(fā)工作己按計(jì)劃完成，在我院了06020塔機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)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(jī)上，于2000年12月順利通過建設(shè)部驗(yàn)收。
力矩信號(hào)是塔機(jī)安全監(jiān)控中*重要的參數(shù)，它直接影響塔機(jī)的安全，監(jiān)控力矩是否超載是防止塔機(jī)司機(jī)誤操作及疏忽操作而引起塔機(jī)惡性事故的保障。以往的力矩保護(hù)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(diǎn)。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(dòng)變壓器好可靠性高重復(fù)性好精度高等特點(diǎn)。針對塔機(jī)露天工況，我們在傳感器外殼上加裝了絕緣護(hù)套，采用環(huán)氧樹脂灌封，提高了防護(hù)等級，保證其長期可靠的運(yùn)行。
由于3150塔機(jī)大機(jī)構(gòu)均采用變頻調(diào)速，且在吊重下放時(shí)位能負(fù)載能量回饋電網(wǎng)，因此電網(wǎng)供電存在較嚴(yán)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(jì)了隔離型帶屏蔽電源變壓器，隔離電網(wǎng)引入的干擾，同時(shí)充分考慮因電機(jī)大電流啟動(dòng)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(jì)經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(jì)了多塊高精度低漂移進(jìn)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(jì)及系統(tǒng)元部件布局上，充分考慮電源線信號(hào)線及各模塊的排列布置，采用屏蔽電纜連接各信號(hào)線，防止信號(hào)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(kuò)展模塊。該部分完成了各路信號(hào)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(huì)存在服務(wù)的問，因此在選擇配料控制系統(tǒng)時(shí)尤其得考慮售后服務(wù)，如果引進(jìn)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(gè)國家，涉及海關(guān)商檢外匯換算國際運(yùn)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(jià)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(yù)，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(jī)行業(yè)帶來了極好的機(jī)遇，同時(shí)對于用戶來說，只要選擇性價(jià)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(shí)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(shí)，由于塔機(jī)的彈性變形，其變形量在起吊后數(shù)十秒內(nèi)會(huì)產(chǎn)生尖峰值及震蕩，類似于階躍響應(yīng)。在，軟件設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)數(shù)字濾波程序，消除震蕩及瞬時(shí)干擾產(chǎn)生的讀數(shù)誤差及誤動(dòng)作報(bào)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(diǎn)和難點(diǎn)，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(xiàng)式對曲線進(jìn)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(xiàn)中曲線擬合的方法，在實(shí)驗(yàn)中采取*小乘法擬合曲線，即分別起吊額定力矩的01009585等多點(diǎn)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(hù)輸出動(dòng)作，而實(shí)際力矩穩(wěn)定后數(shù)值并未過載，必須在軟件設(shè)計(jì)上進(jìn)行處理，防止可能產(chǎn)生的誤動(dòng)作。
塔機(jī)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(jī)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(jì)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(hào)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(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速傳感器產(chǎn)生脈沖，以上信號(hào)經(jīng)信號(hào)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(jìn)行運(yùn)算處理。
本系統(tǒng)實(shí)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(jìn)行自檢，若力矩等各路信號(hào)電壓不在正常范圍內(nèi)涑鏨，獗，警此時(shí)繼電保護(hù)輸出不動(dòng)作，觸摸屏中文信息條將提司機(jī)對應(yīng)信號(hào)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(bào)警保護(hù)。此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)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(jī)操作直觀簡單。我們利用西門子提供的觸摸屏設(shè)計(jì)軟件，在，個(gè)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(jì)了動(dòng)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(shí)時(shí)力矩變化曲線等功能畫面。觸摸屏實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采樣，10的各參數(shù)數(shù)據(jù)并顯對應(yīng)數(shù)值，同時(shí)轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)光柱的顏色填充。當(dāng)參數(shù)超過設(shè)定值時(shí)將變化顏色并閃爍報(bào)警，并將數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在觸摸屏存儲(chǔ)器內(nèi)永久保存?？捎谰么鎯?chǔ)當(dāng)前過載值其他各路參數(shù)當(dāng)前值當(dāng)前時(shí)間和日期，過載消除后再存儲(chǔ)恢復(fù)時(shí)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(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找事故原因及責(zé)任。
本系統(tǒng)在完成實(shí)驗(yàn)室調(diào)試后，安裝在中聯(lián)重科16020型塔機(jī)上進(jìn)行了調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，通過對硬軟件驗(yàn)完成后交付給塔機(jī)司機(jī)使用，進(jìn)行了近兩個(gè)月的工業(yè)考核，系統(tǒng)運(yùn)行直穩(wěn)定可靠，能夠?yàn)樗緳C(jī)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(jī)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(yàn)收，經(jīng)專家評審認(rèn)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(qiáng)。它涉及了我國起重機(jī)械中的安全問，提出的目標(biāo)達(dá)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(yàn)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(jī)行業(yè)可以接受的水平是完全可能的。
1計(jì)算機(jī)常用算法第版徐士良編著清華大學(xué)出版社文獻(xiàn)機(jī)械力矩限制器全力矩取矩中心的確定鄭奠文獻(xiàn)安全裝置應(yīng)具備的功能王積永宋世軍
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