隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，起重機(jī)的需求量大幅度增加，國家雖然對起重機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、安裝以及使用均有明確的規(guī)定，但在實(shí)際生產(chǎn)使用中，起重機(jī)安全事故依然多發(fā)。鑒于以上情況，我國2012 年出版GB/T 28264—2012《起重機(jī)械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》，對起重機(jī)安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范性的要求，而且國檢辦特聯(lián)〔2015〕192 號文件《關(guān)于公布（安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的大型起重機(jī)械目錄）和做好2015 年大型起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)推廣應(yīng)用與試點(diǎn)工作的通知》中明確指出，100 t 及以上通用門式起重機(jī)于2017年12 月31 日前必須安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)。對于水電站進(jìn)水口門式啟閉機(jī)和壩頂門式啟閉機(jī)，大部分設(shè)備起重量均大于100 t，均需安裝起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)。本文介紹一種適于水電站門式啟閉機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的控制方案、安裝實(shí)施方案、注意事項(xiàng)及應(yīng)用的意義。

      控制方案

      啟閉機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)要求在作業(yè)中能夠直觀、靈活、完整地向操作人員展示設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)信息，能夠方便、快捷、準(zhǔn)確地追溯歷史操作信息。本方案按照起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合原有設(shè)備電氣控制系統(tǒng)，進(jìn)行充分準(zhǔn)備和精心設(shè)計(jì)，該啟閉機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)功能完善、性能穩(wěn)定、安全可靠、操作方便、擴(kuò)展方便、性價比高。安全監(jiān)控管理系統(tǒng)分為兩部分，第一部分是設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)控，第二部分是重點(diǎn)區(qū)域視頻畫面的監(jiān)控。

      設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)控方案

      本監(jiān)控系統(tǒng)采用的工業(yè)控制器為西門子S7-1200PLC，在通過增加DP 從站通信模塊，與設(shè)備原PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，2 個系統(tǒng)的通信環(huán)境、硬件環(huán)境、軟件環(huán)境相互兼容。隨著應(yīng)用需求的發(fā)展，系統(tǒng)能靈活擴(kuò)充，并且在保證技術(shù)專業(yè)化程度的同時，也對各種應(yīng)用系統(tǒng)有較好的通用性能，以適應(yīng)日益發(fā)展的安全生產(chǎn)技術(shù)要求的需要。S7-1200 支持通過RS232、RS485 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊，支持ASCII、USS、Modbus、TCP/IP 通訊協(xié)議，可以與S7-200、S7-300 等系列PLC 進(jìn)行通訊。同時S7-1200 還可支持最多8 個擴(kuò)展信號模塊和3 個通訊模塊，使系統(tǒng)各部分既可有機(jī)融合，又有相對獨(dú)立性，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、容量、通信和處理能力等方面都考慮為日后系統(tǒng)的升級擴(kuò)展和設(shè)備更新留有余地。系統(tǒng)通過S7-1200 PLC 進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的采集與計(jì)算，并將結(jié)果通過以太網(wǎng)傳給上位機(jī)，上位機(jī)通過多個界面進(jìn)行顯示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)。門式啟閉機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)需要采集的主要參數(shù)及獲取方法如下。

     1）起重量 主起升、回轉(zhuǎn)吊起升等荷重傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)入了PLC，安全監(jiān)控管理系統(tǒng)從PLC 中讀取傳感器的數(shù)據(jù)。

     2）起升高度/ 下降深度 主起升、回轉(zhuǎn)吊起升裝有高度絕對編碼器，并且絕對編碼器的數(shù)據(jù)進(jìn)入了PLC，安全監(jiān)控管理系統(tǒng)從PLC 中讀取編碼器的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)卷筒直徑等機(jī)械參數(shù)計(jì)算出起升高度。

    3）運(yùn)行行程 大車、小車輪子部位或驅(qū)動電機(jī)軸上裝設(shè)絕對值編碼器，或在大車、小車上適當(dāng)位置裝設(shè)激光測距儀獲取相應(yīng)的運(yùn)行行程。

    4）同一或不同一軌道運(yùn)行機(jī)構(gòu)安全距離 若同一軌道中有2 臺或多臺啟閉機(jī)設(shè)備，要測量設(shè)備間的安全距離，并提前報警。

5）操作指令 設(shè)備操作指令要求獲取每一個機(jī)構(gòu)每一個擋位的信息，安全監(jiān)控理系統(tǒng)從PLC 中操作指令的狀態(tài)。

     6）風(fēng)速 對于門式啟閉機(jī)要求獲取風(fēng)速大小參數(shù)，風(fēng)速儀輸出4~20 mA 信號并接入PLC 系統(tǒng)。

     7）制動器狀態(tài) 以通訊方式從原電氣系統(tǒng)PLC 中獲取或在對應(yīng)的制動器合適位置設(shè)置限位開關(guān)，并將開關(guān)量信號接入本系統(tǒng)中的I/O 模塊。

    8）聯(lián)鎖保護(hù) 聯(lián)鎖保護(hù)包括門限位和機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)行聯(lián)鎖。門限位的獲取要求在適當(dāng)?shù)奈恢醚b設(shè)安全門和限位開關(guān)，并將限位開關(guān)的信號引入PLC。聯(lián)鎖號

從原電氣系統(tǒng)中將設(shè)備各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)信息傳送到安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的PLC。

    9）抗風(fēng)防滑裝置狀態(tài) 門機(jī)設(shè)置有夾軌器、夾輪器、防滑器等抗風(fēng)防滑裝置，該裝置在工作和非工作狀態(tài)時會觸碰到相應(yīng)的限位開關(guān)，將限位開關(guān)的信號引入到PLC 的開關(guān)量輸入模塊。

    10）供電電纜卷筒安全限位狀態(tài) 門機(jī)電纜卷筒設(shè)置有安全限位，則該限位信號要求接入安全監(jiān)控管理系統(tǒng)PLC，要求從限位開關(guān)上硬接線引入或從原電氣控制系統(tǒng)中以通訊的方式獲取。

   11）超速保護(hù)裝置狀態(tài) 門機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)吊起升配置超速保護(hù)開關(guān)，可從原系統(tǒng)PLC 中讀取。

   12）偏斜度 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝設(shè)偏斜度傳感器并將狀態(tài)信號引入PLC。

   13）每次工作循環(huán) 工作循環(huán)是指起重機(jī)從起吊一個物品，到能開始起吊下一個物品止，包括起重機(jī)運(yùn)行及正常的停歇在內(nèi)的一個完整過程。該參數(shù)為人工擇

監(jiān)控的百分比起重量，由PLC 計(jì)算選定的起重量下完成工作循環(huán)的次數(shù)，最后在上位機(jī)界面上顯示。

   14）工作時間 每個工作狀態(tài)所對應(yīng)的具體時間，即為記錄一個工作狀態(tài)的時鐘時間（年/ 月/ 日/ 時/ 分/ 秒)。每個工作狀態(tài)的改變會產(chǎn)生一個消息觸發(fā)，消息記錄狀態(tài)改變發(fā)生的時刻和工作狀態(tài)的值，該操作由安全監(jiān)控管理系統(tǒng)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。

   15）累計(jì)工作時間 累計(jì)工作時間是已完成的工作循環(huán)的累計(jì)時間總和。變量由PLC 將選定起重量的工作循環(huán)時間進(jìn)行累加，然后將結(jié)果傳送到安全監(jiān)控管理系統(tǒng)上位機(jī)界面進(jìn)行顯示。

重點(diǎn)區(qū)域視頻監(jiān)控方案

    每臺設(shè)備在關(guān)鍵位置布置相應(yīng)數(shù)量攝像機(jī)，根據(jù)設(shè)備的不同，布置適當(dāng)數(shù)量的攝像機(jī)，主要監(jiān)視區(qū)域包括：起升機(jī)構(gòu)卷筒、起升吊點(diǎn)和大車行走區(qū)域。視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括前端信號采集部分、視頻傳輸部分、控制與存儲部分和顯示部分。其中攝像頭選用大華或?？低暩咔鍞z像頭。視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線經(jīng)交換機(jī)后存儲在硬盤錄像機(jī)上，硬盤錄像機(jī)內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)通過放置在司機(jī)室的顯示器顯示。視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線經(jīng)交換機(jī)后存儲在硬盤錄像機(jī)上，硬盤錄像機(jī)的圖像數(shù)據(jù)通過放置在操作人員室的顯示器顯示。

   安裝實(shí)施方案及注意事項(xiàng)

    2.1 安裝實(shí)施方案

    1）將新盤柜及相關(guān)設(shè)備運(yùn)至指定地點(diǎn)堆放, 現(xiàn)場進(jìn)行新設(shè)備及相關(guān)附件設(shè)備參數(shù)型號等信息的核對，查驗(yàn)盤柜外觀有無損壞，設(shè)備配置是否符合要求，驗(yàn)收合格后方可開工。

    2）工作開展前施工方對設(shè)備臨空面焊接支架并裝設(shè)安全圍欄，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可開展安全監(jiān)控系統(tǒng)加裝的后續(xù)步驟。

   3）使用鍍鋅角鐵在指定地點(diǎn)對監(jiān)控攝像頭的安裝底座進(jìn)行加工處理，加工過程中現(xiàn)場擺放2 只檢驗(yàn)合格的干粉滅火器與若干防火石棉布防止火星飛濺。

   4）將加工好的安裝底座焊接至指定位置，并固定相應(yīng)的監(jiān)控攝像頭。

   5）在指定位置通過焊接或鉆孔固定門限位開關(guān)、大車激光測距儀、小車運(yùn)行編碼器或激光測距儀。

   6）在安裝間或主廠房指定區(qū)域?qū)⑾嚓P(guān)元器件安裝至安全監(jiān)控系統(tǒng)控制柜內(nèi)，然后搬運(yùn)至司機(jī)室指定位置

進(jìn)行控制柜的安裝固定。

   7）電纜敷設(shè)時，將動力線和控制線分開，高空作業(yè)時系掛好安全帶，保證施工人員的人身安全。

   8）所有安裝工作結(jié)束后對施工過程中產(chǎn)生的鐵屑、焊渣、扎帶等垃圾進(jìn)行全面的清潔打掃，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可開展安全監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試工作。

   9）對安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查確認(rèn)后可上電調(diào)試，調(diào)試嚴(yán)格按照調(diào)試步驟進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試運(yùn)行正常，完成竣工圖紙、說明書等資料準(zhǔn)備工作后申請驗(yàn)收。

   安裝注意事項(xiàng)

   1）在搬運(yùn)控制柜及設(shè)備時做好人身防護(hù)，安排足夠的人員，防止人員和設(shè)備損傷；工作過程中嚴(yán)禁野蠻施工，不得觸碰與工作無關(guān)的設(shè)備；設(shè)備加裝時必

須做好隔離措施和相應(yīng)的防護(hù)措施，防止設(shè)備誤動或損壞設(shè)備。

  2）在上下樓梯處裝設(shè)防護(hù)圍欄進(jìn)行隔離并粘貼警告標(biāo)示，任何人未經(jīng)監(jiān)理人員同意不得進(jìn)入開展工作。

  3）使用檢驗(yàn)合格且?guī)╇姳Ｗo(hù)開關(guān)的電源盤，必須在指定檢修電源箱內(nèi)進(jìn)行電源搭接；使用的電動工器具必須經(jīng)檢驗(yàn)合格并在有效期內(nèi)，使用時佩戴絕緣手套，并不定期的檢查導(dǎo)線的絕緣是否良好。

  4）如涉及動火作業(yè)，進(jìn)行動火作業(yè)的人員必須經(jīng)過培訓(xùn)合格，并持證上崗。動火作業(yè)必須遠(yuǎn)離易燃物，現(xiàn)場配備2 只合格的干粉滅火器。進(jìn)行焊接作業(yè)時使用石棉布對作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行隔離，防止火花飛濺。

  5）工作中正確使用工器具，設(shè)備搬運(yùn)過程中做好防護(hù)，防止砸傷、劃傷。

  6）高空作業(yè)系掛好安全帶，安全帶高掛抵用。工作人員行走過程中拉好扶手，對于容易踩空部位懸掛明顯的警示標(biāo)志。

  7）工作中一律使用工具袋，對于較大的工具應(yīng)固定在牢固的構(gòu)件上，不準(zhǔn)隨意亂放，上下傳遞物件應(yīng)用繩索綁扎牢固，嚴(yán)禁上下拋擲。

  8）現(xiàn)場使用的工器具和材料需整齊放置在施工指定的位置，每日工作結(jié)束后及時清理現(xiàn)場垃圾。

3 安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用意義

   1）改變管理模式 從根本上改變水電站啟閉機(jī)的使用管理和監(jiān)督管理方式，做到事先預(yù)防，為使用、監(jiān)督提供科學(xué)有效的技術(shù)手段。變被動為主動管理，變間斷性檢查管理為連續(xù)可追溯的實(shí)時信息化管理，達(dá)到減少乃至消滅起重機(jī)因違章和超載引起事故的目的。

  2）避免誤操作和超載 該系統(tǒng)可實(shí)時向操作者顯示啟閉機(jī)當(dāng)前的工作參數(shù)，包括起重量、起升高度、運(yùn)行距離以及主要工作區(qū)域的視頻畫面等，改變以往靠司機(jī)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的盲目性操作。

  3）為處理事故提供翔實(shí)證據(jù) 判斷起重機(jī)事故的起因是復(fù)雜的工作，主要是取證難、復(fù)現(xiàn)事故過程難。該系統(tǒng)的使用將客觀地復(fù)現(xiàn)事故過程，為判定事故提供可靠的依據(jù)。

    結(jié)束語

    該水電站門式啟閉機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)具有高可靠性、高穩(wěn)定性，廣泛適用于目前水電站的門式啟閉機(jī)，設(shè)備操作方便、快速、高效，軟件界面簡潔，使操作人員一目了然，操作起來更得心應(yīng)手，有效避免誤操作引起的安全事故，同時實(shí)時記錄和歷史追溯功能使運(yùn)行狀態(tài)和故障信息有據(jù)可查。