大型塔機安全監控系統的研制

 

力矩信號是塔機安全監控中*重要的參數，它直接影響塔機的安全，監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力矩限制器等方式，存在可靠性差精度低重復性差不能連續直觀顯等缺點。本系統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塔機大機構均采用變頻調速，且在吊重下放時位能負載能量回饋電網，因此電網供電存在較嚴重的高次諧波干擾，對監控系統的正常工作有較大的影響。我們設計了隔離型帶屏蔽電源變壓器，隔離電網引入的干擾，同時充分考慮因電機大電流啟動造成的電壓突降，為監控系統提供干凈穩定的電源。

 

我們根據以往在工控儀上的設計經驗自行開發了套電路模塊，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，設計了多塊高精度低漂移進口冗芯片完成有源濾波放大調節等功能；另外在印制電路板設計及系統元部件布局上，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轉換數據處理繼電輸出控制與觸摸屏的數據熟定型的產品，而不要被某些概念化的或**格的產品所迷惑。

 

3售后服務只要不是次性產品，都會存在服務的問，因此在選擇配料控制系統時尤其得考慮售后服務，如果引進國外設備，盡管國外公司售后服務較好，有些還在國內設定了辦事處，但畢竟是兩個國家，涉及海關商檢外匯換算國際運輸等較為麻煩的手續，有叫不應的感覺，因此應選擇具有良好的售后服務歷史速反應的，備用備件容易解決，交貨期快的企業所提供的配料控制產品，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，而且給企業造成不良的信譽，這是尤其值得注意的。

 

我國商品混凝土行業正在較快發展，產品混凝土企業投資規模大，技術改造生產繁，設備需求量大，高品質的商品，制造設備，市場前景非常廣闊，這給建機行業帶來了極好的機遇，同時對于用戶來說，只要選擇性價比好性能又穩定可靠的，且有良好的售后服務以良好的商業背景和實力的公司合作，就能夠取得相當滿意的生產效益。

 

通訊等功能。系統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十秒內會產生尖峰值及震蕩，類似于階躍響應。在，軟件設計上，設計數字濾波程序，消除震蕩及瞬時干擾產生的讀數誤差及誤動作報警。

 

系統輸入輸出的非線性對系統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下，考慮到從起吊力矩輸入到弓形板位移輸出電路調理部分線性精度很高，可不考慮過程中產生的非線性誤差，孫總指導我們采用泰勒級數展開多項式對曲線進行擬合，以保證系統的精度。其公式如下另參考有關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數據并列出相應的法方程，通過克萊姆法則求解行列式，可得到常數人1心心。

 

針對起吊后產生的*大超調值可能引起繼電保護輸出動作，而實際力矩穩定后數值并未過載，必須在軟件設計上進行處理，防止可能產生的誤動作。

 

塔機的起吊重量也是非常重要的參數之，我們借鑒德國利勃海爾塔機監控方案，采用軸銷式電阻應變片式傳感器測量鋼絲繩的張力變化，結合當前的倍率參數計算出起吊重量，可在對應倍率狀態下限制對應的起吊重量。

 

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，風速信號采用標準風速傳感器產生脈沖，以上信號經信號調理電路處理后，輸入至可編程序控制器轉換為數字量在進行運算處理。

 

本系統實現了系統故障自診斷功能，系統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信號回路有故障需要檢修，防止因回路故障造成系統過載而不能繼電報警保護。此時系統自動將故障信息永久保存在觸摸屏內，以備日后查詢。

 

在系統的終端顯上，采用了與，涮椎奈髏，子彩色觸摸屏。該設備集顯和按鍵于體，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計軟件，在，個人電腦上組態所需功能，然后下載至觸摸屏。

 

我們在觸摸屏上設計了動態光柱顯畫面數字顯畫面故障信息提畫面系統調試畫面實時力矩變化曲線等功能畫面。觸摸屏實時動態采樣，10的各參數數據并顯對應數值，同時轉換為動態光柱的顏色填充。當參數超過設定值時將變化顏色并閃爍報警，并將數據自動保存在觸摸屏存儲器內永久保存。可永久存儲當前過載值其他各路參數當前值當前時間和日期，過載消除后再存儲恢復時刻的數據可保存千次以上的數據。此黑匣功能可在事故發生后對存儲數據進行分析，查找事故原因及責任。

 

本系統在完成實驗室調試后，安裝在中聯重科16020型塔機上進行了調試和實驗，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考核，系統運行直穩定可靠，能夠為司機正確指各路參數。此后系統安裝至湘潭江麓廠試制的3150咖橋機上，經調試后系統正常工作，并于2000年12月順利通過建設部驗收，經專家評審認為該專從本專系統完成后的情況來看，本專的設置基本上是合理的科學性較強。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年代本系統存在的主要問是成本較高，這給推廣應用帶來定的困難。但根據我們研制總結的經驗來看，如果抓住主要矛盾，突出要害參數如力矩和重量，將成本降低到我國塔機行業可以接受的水平是完全可能的。

 

1計算機常用算法第版徐士良編著清華大學出版社文獻機械力矩限制器全力矩取矩中心的確定鄭奠文獻安全裝置應具備的功能王積永宋世軍