一种桥式起重机监视系统的制作方法

本发明属于运行安全监控技术领域，涉及一种监视系统，特别是桥式起重机的运行过程集成监视。

背景技术：

起重机械是一种空间运输设备，主要作用是完成重物的位移。它可以减轻劳动强度，提高劳动生产率。起重机械是现代化生产不可缺少的组成部分。桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛运用。

以建筑行业内的物流周转用桥式起重机为例，在现有工艺中，桥式起重机的使用主要靠人工控制其行进到指定地点，随后进行物料的移位操作。整个运行过程无法记录，且由于桥式起重机需要较大的空间范围，所以位置较高，操作人员缺乏有关信息的实效性，可靠性，无法根据使用时间和设备工况进行保养维护，设备出现故障时无法第一时间反馈。

技术实现要素：

本发明目的针对现有技术不足提供一种桥式起重机监视系统。本发明架构简单、自动化程度高、可靠性好，能实时监测厂区内所有轨道上桥式起重机的运行位置、运行总时间及运行动态。只需打开上位机组态软件，运行界面会显示出所有设备所在位置，并显示出总运行时间，当运行时间超过设备运行所需检修时间，会出现警示标志。

本发明系统通过以下技术方案实现：

桥式起重机监视系统，所述桥式起重机包括实现纵向运动的大车移行机构、实现横向运动的小车移行机构和实现升降的提升机构；其特征在于：监视系统包括plc中央处理单元、传感器、输入模块、远程通讯模块和上位机；

传感器为接近传感器，安装于桥式起重机各轨道上，当桥机移动到接近传感器处时，传感器响应并将信号传送至plc中央处理单元；

输入模块将远程通讯模块上的开关量信号转换为低电压输入信号，供plc中央处理单元处理；

远程通讯模块为io开关量信号采集传输模块，分为信号发送端和信号接收端，依靠无线远距离无线电进行通讯，通过与输入端接入向plc中央处理单元传输信号；

plc中央处理单元为可编程控制系统，plc中央处理单元实时接收远程通讯模块的开关信号并进行数据处理，plc中央处理单元通过判定移行机构的运行时间，与该时间段各运动机构速度获得该段时间内的运行距离，并将实时数据反映到上位机；

上位机采用组态王6.55监控组态软件进行组态，运行环境为pc端或任何兼容pc系统的设备，通过porfnet以太网与plc中央处理单元连接，实现对桥式起重机所在位置、运行时间、故障报警、检修的显示和提醒。

本发明所述包括实现纵向运动的大车移行机构、实现横向运动的小车移行机构和实现升降的提升机构的桥式起重机有多台并行运行，各台桥式起重机通过各自独立的传感器、远程通讯模块对相应数据进行实时采集，经过plc中央处理单元数据处理后上传至上位机显示，实现多个桥式起重机运行监视。

所述plc中央处理单元根据各接近开关的响应将相应桥式起重机位置数据进行修正置位，防止桥式起重机移动误差累积。

所述plc中央处理单元为西门子cpu314-1af，通过预先写入程序，判定输入模块中各桥式起重机位移电机开断情况，并通过输入电信号的开断计算桥式起重机各移行机构的运行位移，其计算公式为：当前位置x0+低速运行速度v0×低速接通时间t0+高速运行速度v1×高速接通时间t1；其中，判定t0＞2秒后的时间为高速接通时间，判定t1＜2秒前的时间为低速接通时间。

本发明利用plc可编程控制系统作为主控系统，通过各个远距离通讯模块对相应数据进行实时采集，经过plc数据处理后上传至上位机显示，实现厂区范围内的多个桥式起重机运行监视。监视系统还包括配电柜，配电柜主要为plc中央处理单元、输入模块、上位机、传感器供电。

本发明plc中央处理单元采用中型plc系列cpu模块，实时接收多个桥式起重机的开关信号并进行数据处理，并将实时数据反映到上位机。plc通过判定移行机构的运行时间，通过与该时间段桥式起重机速度进行计算得出在该段时间内的运行距离。同时plc会根据接近开关的响应将桥机位置数据置位到接近开关所在位，防止长时间移动误差累积。

本发明远程通讯模块是一种io开关量信号采集传输模块，分为信号发送端和信号接收端，依靠无线lora(即远距离无线电)进行通讯，通过与输入端接入向plc传输信号。

本发明上位机采用组态王6.55监控组态软件进行组态，运行环境为pc端或任何兼容pc系统的设备，通过porfnet以太网与plc中央处理单元连接，该系统可以让操作人员更方便地了解每台桥机的所在位置，运行时间，故障报警，桥机检修等功能。

本发明将远程通讯模块分为远程信号发送模块和远程信号接收模块，远程信号发送模块与移行电机的电流互感器相连接。当桥式起重机进入运行状态，远程信号发送模块感受到电信号，并将电信号转化为数字信号通过无线电传输方式发送给远程信号接收模块。同时，远程信号接收模块集中安装于plc输入模块上，远程信号接收模块转化接收的数字信号，并以低压电信号开断的形式传输给plc输入模块。plc通过已编定的程序对输入模块的信息进行处理，同时将信息显示至上位机上，上位机每秒更新当前画面信息，储存历史信息，直观反映多个桥式起重机的运行状态。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：便捷性，上位机通过处理plc传输的信息集成显示为总体运行界面，使整个厂区范围内的所有桥式起重机集中显示于一个画面上，可直接了解每台桥式起重机的运行状态，工作时长，总运行时间等，并在远程端进行数据收集；安全性，监视系统附带自动报警功能，设备达到需要维修的设定值时，发出报警信号，通知检修人员进行检查。

附图说明

图1是桥式起重机监视系统模块示意图；

图2是桥式起重机监视系统原理框图；

图3是桥式起重机监视系统动作流程图；

图4是一台桥式起重机结构图；

图5是桥式起重机总运行画面。

图中，1是小车移行机构，2是大车移行机构，3是提升机构。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

本发明桥式起重机监视系统主要控制对象为桥机大车移行机构2，小车移行机构1，提升机构3。本发明控制系统可同时对多台并行运行的桥式起重机实现监测。

大车移行机构2由大车电动机、传动轴、减速器、车轮及制动器等部件构成，控制桥式起重机在滑触线范围内纵向移动。

小车移行机构1由小车电动机、制动器、联轴节、减速器及车轮等部件构成。小车电动机经减速器驱动小车主动轮，拖动小车沿车间横向宽度方向移动。

提升机构3由提升电动机、减速器、卷筒、制动器等部件组成。提升电动机经联轴器、制动轮与减速器连接，减速器的输出轴与缠绕钢丝绳的卷筒相连接，钢丝绳的另一端装吊钩，当卷筒转动时，吊钩就随钢丝绳在卷筒上的缠绕或放开而上升或下降。

在桥式起重机的大车移行机构2、小车移行机构1、提升机构3运行轨道上还设置有多组固定的接近传感器。

具体实施方案中，桥式起重机监视系统，包括：配电柜、plc中央处理单元、传感器、输入模块、远程通讯模块、上位机。

上位机采用组态王6.55，通过porfnet以太网与下位机连接，用于接收下位机plc控制系统的信号，反映桥式起重机运行过程中的各项参数。可以使用其它任何可读取下位机数据信号并进行组态的系统，并可根据不同的实际需求通过pc或兼容pc系统的设备上显示，只要能够达到相同的技术效果即可。

输入模块为数字量输入模块，数字量输入模块采用西门子6es7321-1bl00-0aa0系列，主要将传感器检测的开关信号和远程传输模块的开关信号转换为低电压输入信号，供plc中央处理单元处理。

配电柜为plc中央处理单元、输入模块、传感器、远程传输模块、上位机、等进行供电。

采用接近传感器感应桥机位置，主要用于桥式起重机在上位机的强制复位，由于长时间使用会导致上位机上的位移与实际位移产生误差，所以放置该传感器用于矫正。

远程通讯模块采用io开关联信号采集传输模块，依靠lora(即远距离无线电)进行通讯，子机端通过与桥式起重机的各个移行机构的电流互感器连接，感应其是否接通，并发送信号，主机端接收信号再将其传输至plc进行数据处理。此处使用io开关量信号采集传输模块的目的，是为了通过电机运行信号通断时间计算出桥式起重机移行距离。为了达到该目的，还可以使用无线wifi通讯模块、gps定位模块等可以直接或间接得出桥机所在位置的远程通讯模块。

plc中央处理单元为西门子cpu314-1af，通过预先写入程序，判定输入模块中各桥式起重机位移电机开断情况，并通过输入电信号的开断计算桥式起重机各移行机构的运行位移，其计算公式为：当前位置x0+低速运行速度v0×低速接通时间t0+高速运行速度v1×高速接通时间t1。其中，判定t0＞2秒后的时间为高速接通时间，判定t1＜2秒前的时间为低速接通时间。

本发明监视系统监控操作包括以下步骤：

点击操作系统界面图标，进入组态王工程管理器界面。

点击工程管理器界面对应的桥机运行监视系统工程项目，然后点击“运行”按钮，进入桥式起重机监视系统主画面。

点击主画面中的总运行画面，如图5所示。右上角显示系统当前运行日期和时间；系统画面中显示了多台桥式起重机在厂房内的位置及运行状态，并且具备故障报警和检修报警功能，实现对生产线运行状态的实时监控。

总运行画面中显示厂区内各桥式起重机位置的平面图，单个桥机的位置通过横纵坐标来表示在每跨的实际所在位置，小车显示为绿色时提升机构为运行状态，小车显示为红色时提升机构为停止状态。移行系统运行时间位于正下方，显示桥式起重机各移行系统从上次检修后到目前为止的运行时间，单位为时。检修时间复位按钮位于右下方，运行时间超过100小时，检修指示显示为红色，需停机检修保养，按下复位按钮后，清零重新计数。

本发明控制原理见图2：远程通讯模块分为远程信号发送模块和远程信号接收模块，远程信号发送模块与移行电机的电流互感器相连接。当桥式起重机进入运行状态，远程信号发送模块感受到电信号，并将电信号转化为数字信号通过无线电传输方式发送给远程信号接收模块。同时，远程信号接收模块集中安装于plc输入模块上，远程信号接收模块转化接收的数字信号，并以低压电信号开断的形式传输给plc输入模块。plc通过已编定的程序对输入模块的信息进行处理，同时将信息显示至上位机上，上位机每秒更新当前画面信息，储存历史信息，直观反映多个桥式起重机的运行状态。

本发明监视设置和流程见图3；下面以设备维修或设备故障时的流程为例进行说明。

步骤1：系统启动，自动采集运行中的桥式起重机运行时间。

步骤2：设置桥式起重机的保养间隔时间，在桥式起重机使用时间达到设定值后，系统报警。

步骤3：系统启动期间，桥机每个结构的每次动作将会被系统记录，并每秒对设定时间进行对比，比较运行时间是否超过保养时间。

步骤4：若运行时间未超过保养时间，系统继续记录时间，若运行时间超过保养时间，系统报警，等待操作人员对设备进行检修后复位运行时间。

步骤5：重复3-4步骤。