专利名称：起重机综合监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种起重机综合监测系统及方法，它属于一种对起重机设备 运行过程中的状态能进行实时监测的系统及方法。
技术背景目前，传统的起重机从无监控系统发展到今天的有监控系统，使设备更 好的满足运行的需求，增强了安全性。但现有的监控系统只是对起重机的重要 部件进行了监控，因此，无法对起重机进行综合监控，提供全面的故障分析和 记录，延长了维修时间，降低了使用效率。 发明内容本发明的目的是解决现有的起重机存在的无法进行综合监控、故障维修 时间长的技术难点并提供一种能对起重机进行综合监控、分析判断故障准确的 起重机综合监测系统及方法。本发明为解决上述技术难点而采用的技术方案是起重机综合监测系统， 它包括以下部件1) 用于采集起重机部件运行状态数据的若干个开关量信号采集器，该开 关量信号采集器装在起重机各个机构的限位开关中，若干个开关量信号采集器 与可编程控制器(PLC)的数字量输入/输出模块连接；2) 用于采集起重机模拟量信号的模拟量信号采集设备，该模拟量信号采 集设备装在起重机的电气梁内，用来检测电气梁的温度，模拟量信号采集设备 与可编程控制器(PLC)的模拟信号输入模块相连接；3) 对采集的数据进行分类和分析的可编程控制器(PLC)，该可编程控制器(PLC)通过总线电缆(Profibus-DP)与人机界面连接；4) 能显示起重机部件运行状态和数据的人机界面，该人机界面通过总线 电缆(Profibus-DP)与可编程控制器(PLC)连接；5) 连接可编程控制器(PLC)和人机界面的总线电缆(Profibus-DP),主 要用于通讯连接和数据传送；6) 用于位置监测的绝对值编码器，该编码器安装在起重机的巻筒轴上和 运行机构的车轮轴上，编码器通过总线电缆(Profibus-DP)与可编程控制器(PLC)的中央处理器(CPU315)连接。所述可编程控制器(PLC)由中央处理器(CPU315)、若干个数字量输入 /输出模块和模拟量输入模块组成，若干个数字量输入/输出模块、模拟信号输 入模块与中央处理器(CPU315)的背板总线相连接；以便将采集的起重机信 息传送给中央处理器(CPU315)，中央处理器(CPU315)将采集的起重机各 个机构的数字信号和模拟信号处理后通过总线电缆传输到人机界面。所述人机界面为工业计算机、触摸屏(HMI)、工业用触摸屏(TP)或操 作面板(OP)。实现上述起重机综合监测系统的方法，它包括下列步骤1) 采集起重机部件运行状态数据；2) 对采集的数据进行分类并对采集的数据进行分析；3) 将分类和分析后的数据分别进行实时状态显示、保存运行数据记录、 三维动画监测和保存操作记录；4) 查看实时状态显示的运行状态，若运行状态正常，则正常显示；若运 行状态不正常，则发出故障报警信号并保存故障记录；5) 对保存的故障记录、保存的运行数据记录和保存的操作记录进行实时查询。由于本发明采用了上述技术方案，能及时了解和掌握起重机设备运行过 程中的状态，使起重机的应用更加人性化，为设备的操作人员和维护人员提供 了友好的界面，能够实时在线监控其运行状态，进而确定其是否正常，以便早 期发现故障、查明故障原因，在故障产生后尽快查明故障原因和排除故障，縮 短了设备的故障维修时间，最大限度的提高起重机的使用效率，以此提高生产 效益。同时为分析计算起重机的剩余寿命提供了有力的数据基础。因此，与背 景技术相比，本发明具有能对起重机迸行综合监控、分析判断故障准确、故障 维修时间短和起重机的使用效率高等优点。
图1是本发明的结构方框示意图； 图2是本发明编程流程方框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。如图1所示，本实施例中的起重机综合监测系统，它包括以下部件1) 用于采集起重机部件运行状态数据的若干个开关量信号采集器(限位 开关LX33-12) 4，该开关量信号采集器4装在起重机各个机构的限位开关中， 若千个开关量信号采集器4与可编程控制器(PLC)的数字量输入/输出模块2 连接；2) 用于采集起重机模拟量信号的模拟量信号采集设备(采集电流、电压 信号等)5，该模拟量信号采集设备5装在起重机的电气梁内，用来检测电气 梁的温度，模拟量信号采集设备5与可编程控制器(PLC)的模拟信号输入模 块3相连接；3) 对采集的数据进行分类和分析的可编程控制器'(PLC)，该可编程控制 器(PLC)通过总线电缆(Profibus-DP) 8与触摸屏(HMI) 9连接；4) 能显示起重机部件运行状态和数据的触摸屏(HMI)9，该触摸屏(HMI) 9通过总线电缆(Profibus-DP) 8与可编程控制器(PLC)连接；5) 连接可编程控制器(PLC)和触摸屏(HMI) 9的总线电缆(Profibus-DP) 8,主要用于通讯连接和数据传送；6) 用于位置监测的绝对值编码器(PVM58-1213) 6，该编码器6安装在 起重机的巻筒轴上和运行机构的车轮轴上，编码器6通过总线电缆(Profibus-DP) 8与可编程控制器(PLC)的中央处理器(CPU315) 1连接。 所述可编程控制器(PLC )由中央处理器(CPU315 ) (6ES7315-2AG10-0AB0 ) 1、 若干个数字量输入/输出模块 (6ES7321-1BHY02-0AA0/6ES7322-1BH01-0AA0 ) 2和模拟量输入模块 (6ES7331-7KP02-0AB0) 3组成，若干个数字量输入/输出模块2、模拟信号 输入模块3与中央处理器(CPU315) 1的背板总线7相连接，以便将采集的 起重机信息传送给中央处理器(CPU315) 1，中央处理器(CPU315) l将采 集的起重机各个机构运行状态的数字信号和模拟信号处理后通过总线电缆 (Profibus-DP) 8传输到触摸屏(HMI) 9。上述实施例中的触摸屏9 (HMD可以由工业计算机(PC)、工业用触摸 屏(TP)或者操作面板(OP)来实现。如图2所示，实现上述起重机综合监测系统的方法，它包括下列步骤1) 采集起重机部件运行状态数据；2) 对采集的数据进行分类并对采集的数据进行分析；3) 将分类和分析后的数据分别进行实时状态显示、保存运行数据记录、三维动画监测和保存操作记录；4) 查看实时状态显示的运行状态，若运行状态正常，则正常显示；若运 行状态不正常，则发出故障报警信号并保存故障记录；5) 对保存的故障记录、保存的运行数据记录和保存的操作记录进行实吋 查询。本发明的主要功能有1) 综合监测在此状态下可以实时在线监控起重机各个机构的运行状态 信息。按起重机的机构划分画面，包括供电电源、±起升、副起升、大车运行、 小车运行等机构，把每一个机构的运行状态监视点显示出来，内容包含限位开 关，电机过热、超速、超载，制动器动作状态，传动装置检测等信息，状态正 常显示为绿色、故障为红色、报警为黄色。当某个机构不能动作时，打开相应 的机构监测画面，能够直观地反应出该机构当前的运行状态信息，是否正常一 目了然。正常运行时显示正常，故障时立即报警，且无论在哪一个画面下，报警或 故障对话框立即弹跳出来以准确指明故障位置、原因。此面板实时显示PLC 运行状态下的故障或报警信息，以便及时提醒操作人员或维护人员对设备进行 维修处理。2) 操作记录在此画面将显示操作人员对起重机设备的详细操作过程。 以査看操作人员是否有违规操作。当发生故障时可根据操作记录来诊断故障原 因。3) 报警记录当发生故障或报警时，在此可以归档。根据采集周期时间 的不同可以存储报警或故障信息的时间不同， 一般可存储2周左右，即记录起 重机的历史故障与报警。维修人员可以通过此记录调出查阅，作出诊断决策,以方便对起重机的维修和维护。也可打印故障和报警清单和日志。4) 各机构运行情况在此板块，可实时显示出起重机各个机构的一些参 数数据，如各个机构运行状态下的电压、电流、频率、转速等数据，这些参数 值是从PLC中取出的实际值，以方便观察起重机的运行的详细情况。通过记 录起重机在满负载情况下运行的时间周期，能够确定该起重机实际的工作级 别，进而分析估算它的剩余寿命，提醒用户需要维修或更换元器件，达到安全 使用设备的目的。5) 变量、曲线监控在此板块中，所有起重机的相关变量被以数据和曲 线形式来显示， 一目了然的方便调试人员观察，以便更好的来调试该起重机的 各个性能达到最佳状态。同时可帮助维修人员进行诊断起重机的故障发生的原 因。6) 三维动画在屏幕上直观反应出起升机构、大车运行、小车运行机构 的当前位置，并跟随机构的运行而动态显示。7) PLC的故障显示如果PLC系统自身出现故障，比如数字量模块故障、 24V电源故障、总线通讯故障等等，都会在HMI报出详细故障信息。
权利要求
1、一种起重机综合监测系统，其特征是它包括以下部件1)用于采集起重机部件运行状态数据的若干个开关量信号采集器，该开关量信号采集器装在起重机各个机构的限位开关中，若干个开关量信号采集器与可编程控制器(PLC)的数字量输入/输出模块连接；2)用于采集起重机模拟量信号的模拟量信号采集设备，该模拟量信号采集设备装在起重机的电气梁内，用来检测电气梁的温度，模拟量信号采集设备与可编程控制器(PLC)的模拟信号输入模块相连接；3)对采集的数据进行分类和分析的可编程控制器(PLC)，该可编程控制器(PLC)通过总线电缆(Profibus-DP)与人机界面连接；4)能显示起重机部件运行状态和数据的人机界面，该人机界面通过总线电缆(Profibus-DP)与可编程控制器(PLC)连接；5)连接可编程控制器(PLC)和人机界面的总线电缆(Profibus-DP)，主要用于通讯连接和数据传送；6)用于位置监测的绝对值编码器，该编码器安装在起重机的卷筒轴上和运行机构的车轮轴上，编码器通过总线电缆(Profibus-DP)与可编程控制器(PLC)的中央处理器(CPU315)连接。
2、 根据权利要求1所述的起重机综合监测系统，其特征是所述可编程 控制器(PLC)由中央处理器(CPU315)、若干个数字量输入/输出模块和模 拟量输入模块组成，若干个数字量输入/输出模块、模拟信号输入模块与中央 处理器(CPU315)的背板总线相连接；以便将采集到的起重机运行状态信息 传送给中央处理器(CPU315)，中央处理器(CPU315)将采集的起重机各个 机构的数字信号和模拟信号处理后通过总线电缆传输到人机界面。
3、 根据权利要求1或2所述的起重机综合监测系统，其特征是所述人 机界面为工业计算机、触摸屏(HMI)、工业用触摸屏(TP)或操作面板(OP)。
4、 一种实现权利要求1所述的起重机综合监测系统的方法，其特征是 它包括下列步骤(1) 采集起重机部件运行状态数据；(2) 对采集的数据进行分类并对采集的数据进行分析；(3) 将分类和分析后的数据分别进行实时状态显示、保存运行数据记录、三维动画监测和保存操作记录；(4) 查看实时状态显示的运行状态，若运行状态正常，则正常显示；若运 行状态不正常，则发出故障报警信号并保存故障记录；(5) 对保存的故障记录、保存的运行数据记录和保存的操作记录进行实时 査询。
全文摘要
本发明涉及一种起重机综合监测系统及方法，它属于一种对起重机设备运行过程中的状态能进行实时监测系统及方法。本发明主要是解决现有的起重机存在的无法进行综合监控、故障维修时间长的技术难点。本发明的技术方案是起重机综合监测系统，它包括以下部件1)用于采集起重机部件运行状态数据的若干个开关量信号采集器，2)用于采集起重机模拟量信号的模拟量信号采集设备，3)对采集的数据进行分类和分析的可编程控制器，4)能显示起重机部件运行状态和数据的工业计算机或触摸屏，5)连接可编程控制器和触摸屏的总线电缆，6)用于位置监测的绝对值编码器。本发明具有能对起重机进行综合监控和分析判断故障准确等优点。
文档编号B66C13/00GK101224854SQ200810054548
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者刘秀苗 申请人:太原重工股份有限公司