目前市場(chǎng)上絕大部分塔式起重機(jī)采用變頻器作為系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速電源，控制器采用PLC，將變頻器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)試性能好和PLC控制可靠、靈活的特點(diǎn)結(jié)合在一起，提高塔式起重機(jī)運(yùn)行的性能，而塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)大部分為起重量限

制、力矩限制、幅度限位、起升高度限位和回轉(zhuǎn)限位等通過(guò)開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出，串聯(lián)或并聯(lián)方式接人原塔機(jī)控制系統(tǒng)安全回路中，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)作用，本系統(tǒng)為基于PLC控制的塔式起重機(jī)量身研發(fā)一種新型的安全監(jiān)控系統(tǒng)。

1、新型塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)由重量傳感器、幅度傳感器、高度傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器、風(fēng)速傳感器、監(jiān)控主機(jī)及人機(jī)界面組成，如圖1所示

各模塊CPU采用主頻率為100MHz的ARM開(kāi)發(fā)平臺(tái)，提高系統(tǒng)運(yùn)算速度，程序移植了嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，同時(shí)提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)|生和穩(wěn)定陛。各從機(jī)模塊將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，需要及時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送給主機(jī)，主機(jī)根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，邏輯比較后將命令傳送給PLC控制器，PLC根據(jù)主機(jī)下發(fā)的命令執(zhí)行相應(yīng)的輸出動(dòng)作，這樣則對(duì)模塊與主機(jī)數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性要求非常高。選用了CAN總線(xiàn)作為模塊與主機(jī)數(shù)據(jù)交換的通路；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用CAN波特率設(shè)置為100kbit同時(shí)保證通訊速率及有效通訊距離。

塔式起重機(jī)安全監(jiān)控主機(jī)與PLC及變頻器交換數(shù)據(jù)方式采用的是RS一485總線(xiàn)，由于RS一485總線(xiàn)是一種成熟的工業(yè)總線(xiàn)方式，并且目前市場(chǎng)上主流產(chǎn)品如三菱、歐姆龍、西門(mén)子等PLC，安川、ABB、三菱、東芝等變頻器都是RS一485接口。眾所周知變頻器的輸出部分一般采用的是IGBT等開(kāi)關(guān)器件，在輸出能量的同時(shí)將在輸出線(xiàn)上產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊電器的正常工作，特別是在設(shè)備啟動(dòng)或停止瞬間。監(jiān)控主機(jī)為避免變頻器的干擾，選用了具備±15kV ESD保護(hù)功能的

完全集成式隔離數(shù)據(jù)收發(fā)器ADM2587E，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性；監(jiān)控主機(jī)、PLC及變頻器采用標(biāo)準(zhǔn)的MEMOBUS協(xié)議交換數(shù)據(jù)，表1所示為部分標(biāo)準(zhǔn)MEMOBUS協(xié)議格式。表2所示為監(jiān)控主機(jī)上傳限位數(shù)據(jù)格式。

數(shù)據(jù)具體分配如下。

BYTE3：Bit0：高速右轉(zhuǎn)限位，Bitl：右轉(zhuǎn)限位，Bit2：高速前進(jìn)限位，Bit3：前進(jìn)限位，Bit4：高速后退限位，Bit5：后退限位。BYTE4：Bit0：報(bào)警信號(hào)，Bitl：預(yù)警信號(hào)，

Bit2：高速上升限位，Bit3：上升限位，Bit4：高速下降限位，Bit5：下降限位，Bit6：高速左轉(zhuǎn)限位，Bit7：左回轉(zhuǎn)限位。BYTE5：Bit0：一檔起重，Bitl：二檔起重，Bit2：三檔起重，Bit3：四檔起重，Bit4：五檔起重，Bit5：100％力矩，Bit6：90％力矩，Bit7：80％力矩。PLC定時(shí)將IO口狀態(tài)及獲取的變頻器信息，通過(guò)485傳遞給監(jiān)控主機(jī)，變頻器與PLC間的協(xié)議根據(jù)所需監(jiān)控具體內(nèi)容確定，在此不再一一列出。

2、塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)維修人員排查故障

監(jiān)控主機(jī)將采集到的變頻器信息(故障代碼、輸出電流及頻率)及PLC的IO狀態(tài)，通過(guò)8寸的人機(jī)界面實(shí)時(shí)展現(xiàn)給操作者，如圖2、圖3所示。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，維修人員可通過(guò)人機(jī)界面顯示的IO狀態(tài)及變頻器信息盡快查找到故

障原因，比如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不能起升，故障原因?yàn)樽冾l器過(guò)流造成，維修人員通過(guò)人機(jī)界面顯示變頻器故障代碼后，便可確定是變頻器過(guò)電流，按照人機(jī)界面提示的原因?qū)嵤?duì)策后，使設(shè)備盡快投入使用。

3、如何提升安全性能

目前市場(chǎng)上大部分塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出，并相應(yīng)串入或并入原塔機(jī)安全回路中，工地維修人員人為改動(dòng)線(xiàn)路，便可違規(guī)操作，存在安全隱患，如起重機(jī)控制系統(tǒng)為PLC控制器，則按照本文介紹改成監(jiān)控的限位通過(guò)485總線(xiàn)發(fā)送給PLC控制器，PLC控制器根據(jù)接收到的軟限位狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，杜絕了違規(guī)操作。

4、結(jié)語(yǔ)

本文介紹的塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，PLC能及時(shí)準(zhǔn)確執(zhí)行監(jiān)控限位信息，為設(shè)備的使用提供了安全保證；同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)界面將PLC控制系統(tǒng)的IO狀態(tài)及變頻器信息展示給維修人員(或操作人員)，大大縮短排查故障時(shí)間。