隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，塔機(jī)安全控制裝置的技術(shù)不斷更新?lián)Q代，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。早期塔機(jī)應(yīng)用的是弓板式開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)型安全控制裝置，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格便宜，但誤差較大并且不能顯示記錄。國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)GB／T503 1-2008((塔式起重機(jī)》，要求塔機(jī)安全控制裝置有報(bào)警及顯示記錄功能，塔機(jī)由此安裝各種各樣的單片機(jī)型電子式安全控制裝置以滿足要求。考慮到塔機(jī)的運(yùn)行環(huán)境溫度在+60℃～-20。C，而且建筑施工現(xiàn)場(chǎng)電壓波動(dòng)很大，各種干擾信號(hào)很多，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出塔機(jī)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(jī)安全控制裝置，采用最新觸摸屏技術(shù)的單片機(jī)控制裝置作為塔機(jī)顯示記錄裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)塔機(jī)運(yùn)行的監(jiān)控。下面以QTZ40塔機(jī)為例詳細(xì)說(shuō)明。

塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

QTZ40塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成和安裝部位見(jiàn)圖1，其中提升卷?yè)P(yáng)機(jī)處安裝高度傳感器，采用DXZ一2／7W，傳動(dòng)比為l：274；幅度卷?yè)P(yáng)機(jī)處安裝幅度傳感器，采用DXZ一2／7W，傳動(dòng)比為1：274；回轉(zhuǎn)電機(jī)處安裝回轉(zhuǎn)角度傳感器，采用DXZ一2／4W，傳動(dòng)比為1：60；塔機(jī)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(hào)送控制室進(jìn)行安全控制和數(shù)值顯示?？刂剖业陌踩刂葡到y(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(kuò)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(luò)、分辨率達(dá)320×240像素的5．7”彩色顯示屏。PLC可編程控制器通過(guò)RS485總線與觸摸屏顯示記錄裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。

塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)原理

QTZ40塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)由兩大部分組成(見(jiàn)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(kuò)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(chǔ)器。當(dāng)數(shù)字量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出開(kāi)關(guān)量I／O信號(hào)，繼電器驅(qū)動(dòng)控制停止相應(yīng)動(dòng)作，該裝置帶有極限限位開(kāi)關(guān)作二級(jí)保護(hù)，當(dāng)超過(guò)極限時(shí)，切斷電源停止相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)起升重量或起重力矩超過(guò)額定載荷90％時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，PLC驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出斷續(xù)聲響，塔機(jī)能起升、回轉(zhuǎn)、變幅；當(dāng)起升重量或起重力矩達(dá)到額定值100％～1 10％時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，PLC驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出連續(xù)聲響，并切斷供電電源，塔機(jī)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(jī)運(yùn)行時(shí)的高度、起重量、回轉(zhuǎn)角度、幅度、起重力矩等數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)，設(shè)置USB口方便導(dǎo)出數(shù)據(jù)；另外，通過(guò)觸摸的方式在顯示屏上可方便設(shè)置系統(tǒng)的力矩曲線參數(shù)、倍率、系統(tǒng)時(shí)間，設(shè)置系統(tǒng)的高度零點(diǎn)及最大值標(biāo)定、起重量零點(diǎn)及最大值標(biāo)定、回轉(zhuǎn)角度零點(diǎn)及最大值標(biāo)定、幅度零點(diǎn)及最大值標(biāo)定。采用觸摸屏輸入數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單、快捷、方便、實(shí)用，顯示系統(tǒng)既可顯示實(shí)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(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)

軟件部分PLC實(shí)現(xiàn)的功能有：PLC可編程控制器開(kāi)機(jī)后首先初始化處理，系統(tǒng)程序自檢，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器清零，數(shù)據(jù)采集器依次對(duì)4種模擬量進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)計(jì)算，從而得到實(shí)時(shí)的吊鉤高度、小車(chē)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(shí)實(shí)時(shí)接受觸摸屏顯示記錄裝置發(fā)送的輸入信號(hào)。PLC可編程控制器通過(guò)順序控制和邏輯控制驅(qū)動(dòng)繼電器輸出信號(hào)，對(duì)塔機(jī)的起升、變幅、回轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。軟件部分觸摸屏顯示記錄裝置實(shí)現(xiàn)的功能有：系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、傳感器標(biāo)定、數(shù)據(jù)處理(見(jiàn)圖3)。起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分采用FLASH存儲(chǔ)器和SD卡存儲(chǔ)器兩種形式。FLASH存儲(chǔ)器選INTEL公司16MB的NORFLASH28F128，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)的參數(shù)和實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，能夠記錄每一條記錄的當(dāng)前時(shí)間以及各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，可以存儲(chǔ)近5萬(wàn)條記錄。SD卡存儲(chǔ)器主要用來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中起重力矩最大的一條記錄，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器是實(shí)時(shí)的記錄，SD卡存儲(chǔ)器的記錄是從FLASH存儲(chǔ)器記錄提取的1條記錄。SD卡存儲(chǔ)器容量為2G，能存儲(chǔ)10年以上的工作過(guò)程記錄，為塔機(jī)整體運(yùn)行和可靠性考核提供依據(jù)，為塔機(jī)管理和安全性評(píng)估提供方便?？紤]到數(shù)據(jù)的安全性，對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，且通過(guò)USB口方便讀出記錄數(shù)據(jù)。QTZ40塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了抗干擾處理：硬件上設(shè)置隔離變壓器、濾波穩(wěn)壓電源、獨(dú)立的接地線，傳感器均采用屏蔽電纜，機(jī)盒采用屏蔽罩；軟件上采用數(shù)字濾波器，通過(guò)一定的計(jì)算程序?qū)Σ蓸有盘?hào)進(jìn)行平滑加工，保護(hù)有用信號(hào)，減弱和消除干擾信號(hào)。上述安全監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，深受塔機(jī)用戶好評(píng)。