CN101670987A

CN101670987A - 起重机安全作业电子监控网络化系统

Info

Publication number: CN101670987A
Application number: CN200910187806A
Authority: CN
Inventors: 高顺德; 吴涛; 解春禹; 潘宏昆; 姜涛; 潘素君; 曲大勇
Original assignee: Dalian Yiliya Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Dalian University of Technology; Dalian Yiliya Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: CN101670987B

Abstract

本发明公开一种能实时采集塔式起重机在顶升作业、拆卸以及提升作业过程中的转台角度、幅度、提升重量以及塔身倾角等信息，进而进行综合分析、判断，及时对可能导致倾覆的危险动作进行控制、报警并锁定，同时还可通过GPRS网络建立与客户监控屏平台之间的数据通道的起重机安全作业电子监控网络化系统。设有安装在起重机上的多个传感器通过扩展模块与可编程序控制器相接，可编程序控制器与多个继电器相接，可编程序控制器通过故障诊断电路与继电器接点电路相接，与可编程序控制器相接有蜂鸣器、显示屏与存储设备及GPRS发射终端并设有与GPRS发射终端相对应的数据库服务器及客户终端。

Description

起重机安全作业电子监控网络化系统

技术领域：

本发明涉及一种起重机安全作业监控设备，尤其是一种能实时采集塔式起重机在顶升作业、拆卸以及提升作业过程中的转台角度、幅度、提升重量以及塔身倾角等信息，进而进行综合分析、判断，及时对可能导致倾覆的危险动作进行控制、报警并锁定，同时还可通过GPRS网络建立与客户监控屏平台之间的数据通道的起重机安全作业电子监控网络化系统。

背景技术：

随着经济建设的发展，塔式起重机的应用也更加普遍。塔式起重机的结构及操作过程均较为复杂，有卷扬电机、转台电机、液压缸等多个驱动装置，有顶升作业、拆卸以及提升作业等，操作条件要求严格。如进行顶升作业或拆卸作业时，则塔式起重机转台角度必须处于一定范围内，拉物力矩也必须与配重块力矩相平衡，因此，如自然环境条件恶劣或人为操作不当时，就会发生塔式起重机断裂、倾覆等恶性事故，造成严重的生命及财产损失。目前，应用于塔式起重机上的安全控制装置都是由单一的传感器及限位装置构成，当传感器检测到的数值超过设定数值时，其限位装置进行报警和切断电源。虽然对事故的预防起到一定的效果，但是由于未形成完整的监控系统，不能同时对各种运行状态进行综合分析、判断及控制，以至于塔式起重机倒塌的事故仍然时有发生。

另外，现有的安全监控方式大多是用于单台起重机的自我监控，如黑匣子监控管理系统，难以解决统一监管所存在的监控范围大、综合管理困难等难点问题。

发明内容：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种能实时采集塔式起重机在顶升作业、拆卸以及提升作业过程中的转台角度、幅度、提升重量以及塔身倾角等信息，进而进行综合分析、判断，及时对可能导致倾覆的危险动作进行控制、报警并锁定，同时还可通过GPRS网络建立与客户监控屏平台之间的数据通道的起重机安全作业电子监控网络化系统。

本发明的技术解决方案是：一种起重机安全作业电子监控网络化系统，其特征在于：

设有安装在起重机上的拉力传感器、幅度传感器、高度传感器、回转传感器、倾角传感器及风速仪，拉力传感器、幅度传感器、高度传感器、回转传感器、倾角传感器及风速仪的输出通过扩展模块与可编程序控制器相接；

可编程序控制器与提升继电器、变幅继电器、回转继电器及顶升继电器相接；

可编程序控制器通过故障诊断电路A与提升继电器接点电路相接、通过故障诊断电路B与变幅继电器接点电路相接、通过故障诊断电路C与回转继电器接点电路相接、通过故障诊断电路D与顶升继电器接点电路相接；

与可编程序控制器相接有蜂鸣器、显示屏与存储设备及GPRS发射终端；

设有与GPRS发射终端相对应的数据库服务器及客户终端。

所述提升继电器接点电路、变幅继电器接点电路、回转继电器接点电路及顶升继电器接点电路均设有相串联的电阻R12、R13，继电器的接点KM并联于电阻R13的两端；所述故障诊断电路A、B、C、D均设有与电源E相接的稳压电源IC1，稳压电源IC1的输出分别与电阻R1、电容器W1、W2、W3相接，电阻R1的另一端通过电阻R2与比较器IC2的反相输入端相接、通过电阻R3与比较器IC3的同相输入端相接及通过电阻R4与比较器IC4的反相输入端相接，电位器W1的动触点与比较器IC2的同相输入端相接，电位器W2的动触点与比较器IC3的反相输入端相接，电位器W3的动触点与比较器IC4的同相输入端相接；比较器IC2、IC3、IC4的输出端分别通过电阻R5、R6、R7与反相器IC5、IC6、IC7的输入端相接，反相器IC5的输出端与相串联的发光二极管LED1、电阻R8相接，反相器IC6的输出端与相串联的发光二极管LED2、电阻R9相接，反相器IC7的输出端与相串联的发光二极管LED3、电阻R10相接，反相器IC5的输入端通过正向二极管D1与反相器IC7的输出端相接，电阻R8、R9、R10的另一端与电源E相接。

本发明能实时监测塔式起重机在顶升作业、拆卸以及提升作业过程中的转台角度、幅度、提升重量以及塔身倾角等信息，进而进行综合分析、判断，并通过所设置的继电器控制执行电路及时对可能导致倾覆的危险动作进行控制、报警并锁定，可大大减少塔式起重机倾覆事故发生的概率，保障安全生产。通过触摸屏能方便输入不同起重机在各种工况下的报警值，操作便捷、适应性强、应用范围广，同时还可通过GPRS网络建立与客户监控屏平台之间的数据通道的起重机安全作业监控网络化系统。所设置的故障诊断电路及继电器接点电路可自动检测电路(传输线路)状态并根据故障类型(继电器接点开断、线路短路、线路断路等)进行分类报警，无需人工现场检测，省时省力，可降低运行成本、提供工作效率。继电器接点电路可置于一个电控箱内，故障诊断电路则置于另一电控箱中，两个电控箱与电控箱通过中间传输线路连接，可避免接触器电路及故障诊断报警被人为破坏，提高了仪器设备的运行可靠性；所用电器元件成本低且可靠性高，更重要的是布局紧凑、占用空间小，适合多路检测电路的集成。

附图说明：

图1是本发明实施例的电路原理框图。

图2是本发明实施例中故障诊断电路及继电器接点电路的具体线路图。

具体实施方式：

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示：

可编程序控制器的输出端与蜂鸣器相接，可编程序控制器通过RS232接口与显示屏相接，显示屏通过USB接口与存储设备(SD卡、闪存)，可编程序控制器通过RS485接口与GPRS发射终端(DTU)相接；

设有与GPRS发射终端相对应的数据库服务器及客户终端。

可编程序控制器由市电电源供电，故障诊断电路由直流24V电源供电，GPRS发射终端(DTU)由直流9V电源供电。

拉力传感器、幅度传感器、高度传感器、回转传感器、倾角传感器及风速仪等均可外购，拉力传感器、幅度传感器、高度传感器、回转传感器、倾角传感器及风速仪分别安装在塔式起重机的上回转平台和人字架顶端位置。提升继电器的接点与提升卷扬机电源回路相接；变幅继电器的接点与变幅卷扬机电源回路相接电路相接；回转继电器的接点与转台电机的电源电路相接、顶升继电器的接点与控制液压缸的电磁阀电源电路相接。

所述提升继电器接点电路、变幅继电器接点电路、回转继电器接点电路及顶升继电器接点电路均如图2所示设有相串联的电阻R12、R13，继电器的接点KM并联于电阻R13的两端；所述故障诊断电路A、B、C、D均如图2所示设有与电源E相接的稳压电源IC1，稳压电源IC1的输出分别与电阻R1、电容器W1、W2、W3相接，电阻R1的另一端通过电阻R2与比较器IC2的反相输入端相接、通过电阻R3与比较器IC3的同相输入端相接及通过电阻R4与比较器IC4的反相输入端相接，电位器W1的动触点与比较器IC2的同相输入端相接，电位器W2的动触点与比较器IC3的反相输入端相接，电位器W3的动触点与比较器IC4的同相输入端相接；比较器IC2、IC3、IC4的输出端分别通过电阻R5、R6、R7与反相器IC5、IC6、IC7的输入端相接，反相器IC5的输出端与相串联的发光二极管LED1、电阻R8相接，反相器IC6的输出端与相串联的发光二极管LED2、电阻R9相接，反相器IC7的输出端与相串联的发光二极管LED3、电阻R10相接，反相器IC5的输入端通过正向二极管D1与反相器IC7的输出端相接，电阻R8、R9、R10的另一端与电源E相接。

工作原理：

监测前，可通过触摸显示屏将不同型号起重机在各种工况下的报警值输入至可编程序控制器。所设置的拉力传感器、幅度传感器、高度传感器、回转传感器、倾角传感器及风速仪将所采集的塔式起重机在顶升作业、拆卸以及提升作业过程中的转台角度、幅度、提升重量以及塔身倾角等信号通过扩展模块传送至可编程序控制器进行综合分析与判断，并将状态信息输出到触摸显示屏上实时显示(显示屏刷新频率为2次/s)。

若显示值在预设值范围内，塔式起重机可开始工作；

若显示值超出预设值范围，则输出报警信号，蜂鸣器报警；同时各继电器的接点KM动作，控制提升卷扬机、变幅卷扬机、转台电机及液压缸的电磁阀停止工作。

所监测的信息同时由GPRS发射终端(DTU)发射信号，通过GPRS网络建立与客户监控屏平台(监控中心)之间的数据通道。监控中心可以实时监测塔式起重机当前运行数据，也可以通过网络调阅任一台起重机的工作记录，还可以将存储设备(SD卡或闪存)取出，直接在中心上读取。

故障诊断电路的工作原理如下：电源电压E通过稳压电源IC1稳定输出电压，输出电压经过电阻分压后输入不同电压给电压比较器。由于中间传输电路有接通、断路、短路三种状态，继电器的接点KM有打开与闭合两种状态，比较器输出为高电平或低电平，输出电平再经过反相器作用在发光二极管一端，发光二极管即会导通发光或截止，起到了对电路的诊断与报警功能。

正常工作情况下继电器的接点KM闭合，A点电位为4.5V，该电位分别与电压比较器IC2、IC3、IC4的整定值5.5V/7V/3V比较，结果为比较器IC2输出高电平，比较器IC3、IC4均输出低电平，再通过反相器IC5、IC6、IC7电平转换，则发光二极管LED1导通发光，发光二极管LED2、LED3不发光，表明接触器正常工作，线路无故障；反之，若继电器的接点KM断开，则发光二极管LED1截止不发光，发光二极管LED2、LED3发光。当中间传输线路断路时，A点电位为9V，此时，比较器IC3输出高电平，比较器IC2、IC4输出低电平，经反相器IC5、IC6、IC7，发光二极管LED2导通发光，发光二极管LED1、LED3均截止，表明此时线路遭到断路破坏；当中间传输线路短路(a、b点短路)，A点电位为0V，此时，比较器IC4输出高电平，比较器IC2、IC3输出低电平，经反相器IC5、IC6、IC7，发光二极管LED3导通发光，发光二极管LED1、LED2均截止，表明此时线路遭到短路破坏。

Claims

1.一种起重机安全作业电子监控网络化系统，其特征在于：

设有与GPRS发射终端相对应的数据库服务器及客户终端。

2.根据权利要求1所述的起重机安全作业电子监控网络化系统，其特征在于：所述提升继电器接点电路、变幅继电器接点电路、回转继电器接点电路及顶升继电器接点电路均设有相串联的电阻R12、R13，继电器的接点KM并联于电阻R13的两端；所述故障诊断电路A、B、C、D均设有与电源E相接的稳压电源IC1，稳压电源IC1的输出分别与电阻R1、电容器W1、W2、W3相接，电阻R1的另一端通过电阻R2与比较器IC2的反相输入端相接、通过电阻R3与比较器IC3的同相输入端相接及通过电阻R4与比较器IC4的反相输入端相接，电位器W1的动触点与比较器IC2的同相输入端相接，电位器W2的动触点与比较器IC3的反相输入端相接，电位器W3的动触点与比较器IC4的同相输入端相接；比较器IC2、IC3、IC4的输出端分别通过电阻R5、R6、R7与反相器IC5、IC6、IC7的输入端相接，反相器IC5的输出端与相串联的发光二极管LED1、电阻R8相接，反相器IC6的输出端与相串联的发光二极管LED2、电阻R9相接，反相器IC7的输出端与相串联的发光二极管LED3、电阻R10相接，反相器IC5的输入端通过正向二极管D1与反相器IC7的输出端相接，电阻R8、R9、R10的另一端与电源E相接。