控制器根据命令完成相应的控制器动作，并将起重机 械控制系统采集的数据传回给工作站。此外工作站还作为持久数据的存储地，使用关系数 据库存储数据。
[0034] 软件架构如图2分为表示层，业务逻辑层和数据访问层。
[0035] 表示层：图形界面选用工业组态软件开发，它的主要功能有：起重机驾驶操作台 仿真显示、模拟起重机驾驶操作台仿真操作、起重机运行参数显示、操作记录和报警显示和 记录。
[0036] 数据访问层：通过ODBC和ADO等接口，系统将PLC采集的数据在存储在本地数据 库中。
[0037] 业务逻辑层：主要部署在PLC内，PLC根据组态软件发送的指令执行不同功能的模 块，模拟龙门起重机各部件的运动状态。
[0038] 本发明系统功能描述如下：
[0039] (一）起重机监控管理系统功能
[0040] >监控设备在码头现场的信息显示。对起重机功能有重要影响的电气系统、子系 统以及所有基本元件的状态的监测，并直观的图表显示。
[0041] >整机工作状态监控：软硬件安全联锁，低压电源工况，开闭斗状态、负载，故障状 态，外部工作环境如温度湿度、风速等信息实时显示在软件中。
[0042] >实时动态显示各机构的工作状态：位置、负载、速度、电压、电流、频率、运行时 间、电机升温、风机、制动器、故障状态、驱动器工况、软硬件安全联锁、动作连锁、主要接触 器、检测元件、限位开关状态等。
[0043] >辅助机构的工作状态：检测元件如限位开关状态、故障状态、接触器、继电器、执 行元件工况等。
[0044] >通讯状态的检测。
[0045] >状态回放：实时监视状态的信息均可回放文件查看过去某一时段的状态。
[0046] >视频监控：对作业现场和机构关键部位进行实时监控。
[0047] >故障收集：系统能显示故障内容、发生及复位时间、所属机构。
[0048] >故障管理：系统能以故障所属机构内容，发生复位时间、类型（轻/重），发生频 率等条件组合查询故障的各种信息，并能将重复发生故障的信息生成报表
[0049] >故障跟踪：系统设有故障断点保护功能，可存储故障发生前数秒种内的开关量 和模拟量，并以波形图的形式表示出来，以作故障分析、排除、现象归纳的依据
[0050] >统计功能：统计正常作业、预防保养和紧急维护的时间。可根据班次、时间范围、 作业类型等条件，实现模糊查询功能，生成统计报表。
[0051] >保养维护：系统对损耗元件，用品和周期性维护保养内容的使用时间自动记录， 并与各自的预防更换和维护周期相比较，更新时间或维护周期时系统自动提醒用户进行设 备的维护和保养，更换间隔和维护周期可由用户调整。
[0052] (二）起重机仿真系统功能
[0053] 起重机仿真系统采用模块化结构，其主要模块有：分别是电机参数整定模块、变频 器控制模块、大车模拟模块、小车模拟模块、起升模拟模块和报警模拟模块。
[0054] >电机参数整定，模拟前必须将各电机的基本参数输入系统，系统才能模拟电机 运行时的静态参数。
[0055] >变频器控制，通过改变输出频率实现电机转速和转矩的控制。变频器的控制模 式分为：常规模式、泵类模式、定频模式和自定义模式。
[0056] >大车模拟，根据操作台给的移动指令和变频器控制模式的输出电压和频率，电 机模拟模块根据频率和电压计算出运行时的转速、转矩和电流。
[0057] >小车模拟，根据操作台给的移动指令和变频器控制模式的输出电压和频率，电 机模拟模块根据频率和电压计算出运行时的转速、转矩和电流。
[0058] >起升模拟，根据操作台给的移动指令和变频器控制模式的输出电压和频率，电 机模拟模块根据频率和电压计算出运行时的转速、转矩和电流。
[0059] >报警模拟，报警信号由系统模拟，主要包括机构移动限位报警、机构位移信号报 警、变频器状态报警和电控信号报警。
[0060] >操作台仿真，操作台界面分为大车操作台和小车操作台。
[0061 ] 本发明的技术特点包括：
[0062] >采用专业工业组态软件开发，与原始起重机控制系统融合度高，即插即用无需 额外的通讯协议编程。
[0063] >全时段状态回放，系统保存过去2天内起重机所有机构的所有数据提供查询。 数据采集的精度为500毫秒，并且可以表格或者趋势图的形式还原历史。
[0064] >起重机的动态实时监控界面，把数据显示与动态图形相结合，能够更生动更直 观地反映起重机的实时状况。
[0065] >监控系统整合了视频监控功能，无需再额外增加专门视频监控计算机。
[0066] >仿真系统采用机构模块化，通过不同模块的组合可以进行不同种类起重机在不 同工况下的模拟。
[0067] 本发明的应用案例是中海网络科技股份有限公司的大型起重机监控管理系统研 发项目，这种新颖的实物模拟平台，将大型起重机入实验室，为大型起重机监控管理系统的 科研、教研工作，提供了更好的技术保障，灵活的配置，良好的效果，具有广阔的市场前景。
【主权项】
1. 一种大型起重机监控管理及仿真系统，包括起重机监控管理和起重机仿真系统，起 重机监控管理系统又包括本地监控管理系统和远程监控管理系统， 本地监控管理系统包括起重机模拟仿真PLC、模拟仿真操作台、本地监控管理计算机、 包括硬盘录像机、视频编码器和摄像机的视频监控子系统和本地无线AP ; 远程监控管理系统包括远程监控管理计算机、数据库及WEB服务器、远程无线AP ; 起重机仿真系统包括仿真工作站和仿真PLC，仿真工作站与仿真PLC之间采用工业以 太网通讯连接，仿真PLC仿真起重机械控制系统，仿真工作站仿真操作台。在仿真工作站的 图形界面上操作起重机械动作，动作指令将发送给仿真PLC控制器；仿真PLC控制器根据命 令完成相应的控制器动作，并将起重机械控制系统采集的数据传回给仿真工作站，仿真工 作站还作为持久数据的存储地，使用关系数据库存储数据， 起重机仿真系统从软件架构上分为表示层，业务逻辑层和数据访问层， 表示层的图形界面选用工业组态软件，功能包括起重机驾驶操作台仿真显示、模拟起 重机驾驶操作台仿真操作、起重机运行参数显示、操作记录和报警显示和记录， 数据访问层通过ODBC和ADO等接口，将仿真PLC采集的数据在存储在本地数据库中， 业务逻辑层部署在仿真PLC内，根据组态软件发送的指令执行模拟起重机各部件的运 动状态， 起重机仿真系统业务逻辑层采用模块化结构，包括电机参数整定模块、变频器控制模 块、大车模拟模块、小车模拟模块、起升模拟模块和报警模拟模块， 电机参数整定模块，将各电机的基本参数输入系统， 变频器控制模块，通过改变输出频率实现电机转速和转矩的控制， 大车模拟模块，根据操作台给的移动指令和变频器控制模式的输出电压和频率，电机 模拟模块根据频率和电压计算出大车运行时的转速、转矩和电流， 小车模拟模块，根据操作台给的移动指令和变频器控制模式的输出电压和频率，电机 模拟模块根据频率和电压计算出小车运行时的转速、转矩和电流， 起升模拟模块，根据操作台给的移动指令和变频器控制模式的输出电压和频率，电机 模拟模块根据频率和电压计算出变频器运行时的转速、转矩和电流， 报警模拟模块，包括机构移动限位报警、机构位移信号报警、变频器状态报警和电控信 号报警， 起重机仿真系统表示层的操作台仿真，其操作台界面分为大车操作台和小车操作台。
【专利摘要】本发明公开了一种起重机监控管理仿真系统，分成起重机监控管理和起重机仿真。起重机监控管理由本地监控管理系统和远程监控管理系统组成，实现了起重机的状态监控、作业区域的视频监控、起重机故障检测及起重机管理等功能。起重机仿真系统是以门式起重机为仿真对象的辅助软件，这是起重机监控管理系统配套的组件，以计算机和控制器实现仿真，解决了研发中监控对象体态大、结构复杂、设备昂贵、安全性能高、操作难度高、无法迁移至实验室等一系列难题，以仿真代替对大型机械设备操作及设备动作的机械和电气性能的监控测试问题。起重机监控管理仿真系统实现了大型起重机械监控软件的研制目标，同时也为监控软件演示和操作员培训提供了平台。
【IPC分类】G05B17-02
【公开号】CN104656459
【申请号】CN201410838056
【发明人】陆中杰, 王承定, 郭胜军, 陈云宇, 吴殿宏, 王婷
【申请人】中海网络科技股份有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月25日