大型塔机安全监控系统的研制

 

　　力矩信号是塔机安全监控中*重要的参数，它直接影响塔机的安全，监控力矩是否超载是防止塔机司机误操作及疏忽操作而引起塔机恶性事故的保障。以往的力矩保护主要有电子式重量，幅度力矩限制弓板式行程开关力矩限制器等方式，存在可靠性差精度低重复性差不能连续直观显等缺点。本系统采用位移传感器直接检测弓形板位移，采用西门子可编程序控制器彩色触摸屏作为核心处理及终端显部件，在系统可靠性精度及显直观性上有了较大的提闻。

 

　　在力矩传感器的选择上，我们选用了差动变压器好可靠性高重复性好精度高等特点。针对塔机露天工况，我们在传感器外壳上加装了绝缘护套，采用环氧树脂灌封，提高了防护等级，保证其长期可靠的运行。

 

　　由于3150塔机大机构均采用变频调速，且在吊重下放时位能负载能量回馈电网，因此电网供电存在较严重的高次谐波干扰，对监控系统的正常工作有较大的影响。我们设计了隔离型带屏蔽电源变压器，隔离电网引入的干扰，同时充分考虑因电机大电流启动造成的电压突降，为监控系统提供干净稳定的电源。

 

　　我们根据以往在工控仪上的设计经验自行开发了套电路模块，采用了多种新型扣芯片及各种抗干扰措施。在电路设计上采用新型电源芯片为传感器及放大电路供电，频率特性良好的钽电容滤除尖峰干扰；放大电路部分，设计了多块高精度低漂移进口冗芯片完成有源滤波放大调节等功能；另外在印制电路板设计及系统元部件布局上，充分考虑电源线信号线及各模块的排列布置，采用屏蔽电缆连接各信号线，防止信号的相互干扰。

 

　　本系统的核心控制部分采用西门子57系列可编程序控制器及扩展模块。该部分完成了各路信号的模数转换数据处理继电输出控制与触摸屏的数据熟定型的产品，而不要被某些概念化的或**格的产品所迷惑。

 

　　3售后服务只要不是次性产品，都会存在服务的问，因此在选择配料控制系统时尤其得考虑售后服务，如果引进国外设备，尽管国外公司售后服务较好，有些还在国内设定了办事处，但毕竟是两个国家，涉及海关商检外汇换算国际运输等较为麻烦的手续，有叫不应的感觉，因此应选择具有良好的售后服务历史速反应的，备用备件容易解决，交货期快的企业所提供的配料控制产品，否则味考虑价格低概念新，碰上那些买前热情如火，卖后冷若冰霜或不人影的公司，不但耽误生产，而且给企业造成不良的信誉，这是尤其值得注意的。

 

　　我国商品混凝土行业正在较快发展，产品混凝土企业投资规模大，技术改造生产繁，设备需求量大，高品质的商品，制造设备，市场前景非常广阔，这给建机行业带来了极好的机遇，同时对于用户来说，只要选择性价比好性能又稳定可靠的，且有良好的售后服务以良好的商业背景和实力的公司合作，就能够取得相当满意的生产效益。

 

　　通讯等功能。系统在检测弓形板位移时，由于塔机的弹性变形，其变形量在起吊后数十秒内会产生尖峰值及震荡，类似于阶跃响应。在，软件设计上，设计数字滤波程序，消除震荡及瞬时干扰产生的读数误差及误动作报警。

 

　　系统输入输出的非线性对系统精度的影响是本次专研究的重点和难点，在我院孙在鲁研究员的指导下，考虑到从起吊力矩输入到弓形板位移输出电路调理部分线性精度很高，可不考虑过程中产生的非线性误差，孙总指导我们采用泰勒级数展开多项式对曲线进行拟合，以保证系统的精度。其公式如下另参考有关书籍文献中曲线拟合的方法，在实验中采取*小乘法拟合曲线，即分别起吊额定力矩的01009585等多点力矩值，得到多组MX数据并列出相应的法方程，通过克莱姆法则求解行列式，可得到常数人1心心。

 

　　针对起吊后产生的*大超调值可能引起继电保护输出动作，而实际力矩稳定后数值并未过载，必须在软件设计上进行处理，防止可能产生的误动作。

 

　　塔机的起吊重量也是非常重要的参数之，我们借鉴德国利勃海尔塔机监控方案，采用轴销式电阻应变片式传感器测量钢丝绳的张力变化，结合当前的倍率参数计算出起吊重量，可在对应倍率状态下限制对应的起吊重量。

 

　　小车幅度吊钩高度信号采用高精度电位器测量钢丝绳滚筒的角度位移量，风速信号采用标准风速传感器产生脉冲，以上信号经信号调理电路处理后，输入至可编程序控制器转换为数字量在进行运算处理。

 

　　本系统实现了系统故障自诊断功能，系统上电后将对各传感器触摸屏电路及连线进行自检，若力矩等各路信号电压不在正常范围内涑錾，獗，警此时继电保护输出不动作，触摸屏中文信息条将提司机对应信号回路有故障需要检修，防止因回路故障造成系统过载而不能继电报警保护。此时系统自动将故障信息永久保存在触摸屏内，以备日后查询。

 

　　在系统的终端显上，采用了与，涮椎奈髅，子彩色触摸屏。该设备集显和按键于体，体积小重量轻，画面清晰美观，全中文界面，司机操作直观简单。我们利用西门子提供的触摸屏设计软件，在，个人电脑上组态所需功能，然后下载至触摸屏。

 

　　我们在触摸屏上设计了动态光柱显画面数字显画面故障信息提画面系统调试画面实时力矩变化曲线等功能画面。触摸屏实时动态采样，10的各参数数据并显对应数值，同时转换为动态光柱的颜色填充。当参数超过设定值时将变化颜色并闪烁报警，并将数据自动保存在触摸屏存储器内永久保存。可永久存储当前过载值其他各路参数当前值当前时间和日期，过载消除后再存储恢复时刻的数据可保存千次以上的数据。此黑匣功能可在事故发生后对存储数据进行分析，查找事故原因及责任。

 

　　本系统在完成实验室调试后，安装在中联重科16020型塔机上进行了调试和实验，通过对硬软件验完成后交付给塔机司机使用，进行了近两个月的工业考核，系统运行直稳定可靠，能够为司机正确指各路参数。此后系统安装至湘潭江麓厂试制的3150咖桥机上，经调试后系统正常工作，并于2000年12月顺利通过建设部验收，经专家评审认为该专从本专系统完成后的情况来看，本专的设置基本上是合理的科学性较强。它涉及了我国起重机械中的安全问，提出的目标达到了国际上90年代本系统存在的主要问是成本较高，这给推广应用带来定的困难。但根据我们研制总结的经验来看，如果抓住主要矛盾，突出要害参数如力矩和重量，将成本降低到我国塔机行业可以接受的水平是完全可能的。