隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，塔機安全控制裝置的技術不斷更新?lián)Q代，新技術不斷涌現(xiàn)。早期塔機應用的是弓板式開關觸點型安全控制裝置，簡單實用，價格便宜，但誤差較大并且不能顯示記錄。國家新標準GB／T503 1-2008((塔式起重機》，要求塔機安全控制裝置有報警及顯示記錄功能，塔機由此安裝各種各樣的單片機型電子式安全控制裝置以滿足要求。考慮到塔機的運行環(huán)境溫度在+60℃～-20。C，而且建筑施工現(xiàn)場電壓波動很大，各種干擾信號很多，進一步開發(fā)出塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)，選用可靠性較高的PLC可編程控制器作為塔機安全控制裝置，采用最新觸摸屏技術的單片機控制裝置作為塔機顯示記錄裝置，從而實現(xiàn)對塔機運行的監(jiān)控。下面以QTZ40塔機為例詳細說明。

塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)構成

QTZ40塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成和安裝部位見圖1，其中提升卷揚機處安裝高度傳感器，采用DXZ一2／7W，傳動比為l：274；幅度卷揚機處安裝幅度傳感器，采用DXZ一2／7W，傳動比為1：274；回轉(zhuǎn)電機處安裝回轉(zhuǎn)角度傳感器，采用DXZ一2／4W，傳動比為1：60；塔機的塔帽根部安裝起重量傳感器，采用KDZL—MTl6T型5tl以上4種信號送控制室進行安全控制和數(shù)值顯示。控制室的安全控制系統(tǒng)采用日本OMRON公司生產(chǎn)的PLC可編程控制器CPlE—N30D外加模擬量擴展模塊CPl W—AD041，觸摸屏顯示記錄裝置采用32位CPU，520MHz、4線精密電阻網(wǎng)絡、分辨率達320×240像素的5．7”彩色顯示屏。PLC可編程控制器通過RS485總線與觸摸屏顯示記錄裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。

塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)原理

QTZ40塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)由兩大部分組成(見圖2)。第一部分是主控PLC+數(shù)據(jù)采集模塊，由高度傳感器、起重量傳感器、回轉(zhuǎn)角度傳感器、幅度傳感器接入PLC模擬量擴展模塊CPlW-AD041，將高度、起重量、回轉(zhuǎn)角度、幅度的模擬量經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量送給PLC存儲器。當數(shù)字量達到設定值時，PLC發(fā)出開關量I／O信號，繼電器驅(qū)動控制停止相應動作，該裝置帶有極限限位開關作二級保護，當超過極限時，切斷電源停止相應動作。當起升重量或起重力矩超過額定載荷90％時發(fā)出預警信號，PLC驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出斷續(xù)聲響，塔機能起升、回轉(zhuǎn)、變幅；當起升重量或起重力矩達到額定值100％～1 10％時發(fā)出報警信號，PLC驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出連續(xù)聲響，并切斷供電電源，塔機停止往前變幅、重物提升、回轉(zhuǎn)。第二部分是觸摸屏顯示記錄裝置，它接收PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)，顯示塔機運行時的高度、起重量、回轉(zhuǎn)角度、幅度、起重力矩等數(shù)據(jù)，存儲PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)，設置USB口方便導出數(shù)據(jù)；另外，通過觸摸的方式在顯示屏上可方便設置系統(tǒng)的力矩曲線參數(shù)、倍率、系統(tǒng)時間，設置系統(tǒng)的高度零點及最大值標定、起重量零點及最大值標定、回轉(zhuǎn)角度零點及最大值標定、幅度零點及最大值標定。采用觸摸屏輸入數(shù)據(jù)簡單、快捷、方便、實用，顯示系統(tǒng)既可顯示實際值又可顯示額定值，既有數(shù)字顯示又采用圖形顯示。

塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計及關鍵技術

軟件部分PLC實現(xiàn)的功能有：PLC可編程控制器開機后首先初始化處理，系統(tǒng)程序自檢，數(shù)據(jù)存儲器清零，數(shù)據(jù)采集器依次對4種模擬量進行A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再進行數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)計算，從而得到實時的吊鉤高度、小車幅度、回轉(zhuǎn)角度、起重量、起重力矩5種數(shù)據(jù)，并發(fā)送給觸摸屏顯示記錄裝置，同時實時接受觸摸屏顯示記錄裝置發(fā)送的輸入信號。PLC可編程控制器通過順序控制和邏輯控制驅(qū)動繼電器輸出信號，對塔機的起升、變幅、回轉(zhuǎn)進行控制。軟件部分觸摸屏顯示記錄裝置實現(xiàn)的功能有：系統(tǒng)參數(shù)設置、傳感器標定、數(shù)據(jù)處理(見圖3)。起重機監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲部分采用FLASH存儲器和SD卡存儲器兩種形式。FLASH存儲器選INTEL公司16MB的NORFLASH28F128，用來存儲系統(tǒng)的參數(shù)和實時記錄數(shù)據(jù)，能夠記錄每一條記錄的當前時間以及各個傳感器的數(shù)據(jù)，可以存儲近5萬條記錄。SD卡存儲器主要用來存儲一個工作循環(huán)過程中起重力矩最大的一條記錄，F(xiàn)LASH存儲器是實時的記錄，SD卡存儲器的記錄是從FLASH存儲器記錄提取的1條記錄。SD卡存儲器容量為2G，能存儲10年以上的工作過程記錄，為塔機整體運行和可靠性考核提供依據(jù)，為塔機管理和安全性評估提供方便。考慮到數(shù)據(jù)的安全性，對存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)進行加密處理，且通過USB口方便讀出記錄數(shù)據(jù)。QTZ40塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)進行了抗干擾處理：硬件上設置隔離變壓器、濾波穩(wěn)壓電源、獨立的接地線，傳感器均采用屏蔽電纜，機盒采用屏蔽罩；軟件上采用數(shù)字濾波器，通過一定的計算程序?qū)Σ蓸有盘栠M行平滑加工，保護有用信號，減弱和消除干擾信號。上述安全監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過實踐驗證，可靠性高，抗干擾性強，深受塔機用戶好評。