CN104163383A - 重型工程机械安全监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重型工程机械安全监控系统，包括工控机、PLC、实时监测模块、定期检测模块、连锁保护模块、安全信息远程输出模块、显示模块、报警模块、连锁控制模块以及传感器组，所述实时监测模块、定期检测模块输出端与工控机信号输入端连接，所述连锁保护模块输出端与PLC信号输入端连接，所述安全信息远程输出模块、显示模块、报警模块输入端与工控机信号输出端连接，所述连锁控制模块输入端与PLC信号输出端连接，所述传感器组包括至少2种传感器；其优点在于：以施工工序为主导，通过监测重型工程机械在不同工序中的关键部位，当监测值超出设定值时，工控机控制报警模块报警，或者由PLC通过连锁控制模块调整重型工程机械的工作状态，确保重型工程机械施工安全。
Description
技术领域
本发明涉及重型工程机械安全管理技术领域，尤其是一种重型工程机械安全监控系统。
背景技术
重型工程机械是保障国家重大工程建设的关键装备，与常用的机械设备相比，它具有低速、重载、大扭矩、大推力、大尺度、结构复杂等特点。重型工程机械一旦出现安全问题往往会导致灾难性后果，因此，保障重型工程机械的安全性至关重要。重型工程机械的安全影响因素复杂，涉及到设计、制造、使用、维护和管理等方面，采用先进的安全监控与管理手段是确保重型工程机械安全运行的重要措施。现有机械安全国家标准仅在宏观上给出了一般性安全监控管理流程，将其用于重型工程机械安全监控时，尚需细化、深入，尤其是在使用、维护与管理环节，没有相应规范可依，工作人员只能参照相近的规范进行安全监控管理，这要求工作人员具有丰富的现场施工经验，即使如此，安全遗漏问题也时有发生。因此，提出满足工程需求的、操作性强的安全监控管理体系，对保障重型工程机械的安全运行具有非常重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种重型工程机械安全监控系统，保障重型工程机械的安全运行。其以施工工序为主导，通过监测重型工程机械在不同工序中的关键部位，并将对应监测值与设定值进行比较，当监测值超出设定值时，工控机控制报警模块报警，并通过显示模块给出解决方案或者通过连锁控制模块调整重型工程机械的工作状态，确保重型工程机械施工安全。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种重型工程机械安全监控系统，包括工控机、PLC、实时监测模块、定期检测模块、连锁保护模块、安全信息远程输出模块、显示模块、报警模块、连锁控制模块以及传感器组，所述实时监测模块、定期检测模块输出端与工控机信号输入端连接,所述连锁保护模块输出端与PLC信号输入端连接，所述安全信息远程输出模块、显示模块、报警模块输入端与工控机信号输出端连接，所述连锁控制模块输入端与PLC信号输出端连接，所述传感器组包括至少2种传感器，所述传感器组信号输出端与实时监测模块、定期检测模块和/或连锁保护模块连接，所述传感器分别安装于重型工程机械的作业部、走行部、传动部和支撑部，所述定期检测模块、实时监测模块和连锁保护模块用于定期或者实时接收与其连接的传感器的信号，并将信号传递给工控机和PLC，工控机与PLC将定期检测模块、实时监测模块和连锁保护模块所传递的检测值与工控机内部的存储器中的设定值进行比较，并将比较结果通过显示模块或者安全信息远程输出模块显示，如果监测值超出设定值，工控机驱动报警模块报警，并通过显示模块给出解决方案或者通过连锁控制模块调整重型工程机械的工作状态。
所述传感器为图像传感器、电阻应变片式传感器、探伤仪、位移传感器或铁谱仪中的至少两种。
本发明的有益效果如下：以施工工序为主导，通过监测重型工程机械在不同工序中的关键部位，并将对应监测值与设定值进行比较，当监测值超出设定值时，工控机控制报警模块报警，并通过显示模块给出解决方案或者由PLC通过连锁控制模块调整重型工程机械的工作状态，确保重型工程机械施工安全。
附图说明
图1是本发明的系统原理图；
图2是本发明的程序流程图；
图3是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
综上所述，本发明公开了一种重型工程机械安全监控系统（参见附图1），包括工控机、PLC、实时监测模块、定期检测模块、连锁保护模块、安全信息远程输出模块、显示模块、报警模块、连锁控制模块以及传感器组，所述实时监测模块、定期检测模块输出端与工控机信号输入端连接,所述连锁保护模块输出端与PLC信号输入端连接，所述安全信息远程输出模块、显示模块、报警模块输入端与工控机信号输出端连接，所述连锁控制模块输入端与PLC信号输出端连接，所述传感器组包括至少2种传感器，所述传感器组信号输出端与实时监测模块、定期监测模块和/或连锁保护模块连接，所述传感器分别安装于重型工程机械的作业部、走行部、传动部和支撑部，所述定期检测模块、实时监测模块和连锁保护模块用于定期或者实时接收与其连接的传感器的信号，并将信号传递给工控机和PLC，工控机和PLC将这些模块所传递监测值与工控机内部的存贮器中的设定值进行比较，并将比较结果通过显示模块或者安全信息远程输出模块显示，如果监测值超出设定值，工控机驱动报警模块报警，并通过显示模块给出解决方案或者通过连锁控制模块调整重型工程机械的工作状态，所述传感器为图像传感器、电阻应变片式传感器、探伤仪、位移传感器或铁谱仪中的一种，以架桥机为例，将架桥机分为作业部、走行部、支撑部和传动部四个部分，共计用到18个传感器，其中作业部9个传感器，走行部3个传感器，支撑部5个传感器，传动部1个传感器。
工控机型号为:IPC-610-L，生产厂家：研华股份有限公司。
PLC型号为：S7-300，生产厂家：西门子（中国）有限公司
作业部的9个传感器为：传感器1-4为检测四个钢丝绳的摄像头，型号：维视VS-818HC，生产厂家：维视数字图像技术有限公司；传感器5-8为测试四个吊杆应力的电阻应变片式传感器，型号：CML-1L，厂家：秦皇岛信恒电子科技有限公司；传感器9为探测吊杆有无裂纹的超声波探伤仪，型号：UFD-26W，厂家：硕德科技有限公司。
走行部的3个传感器为：传感器1为检测运梁车与架桥机后支腿距离的红外线防碰撞开关，型号：LY-16A，厂家：金桥电器厂；传感器2为检测箱梁与架桥机前支腿碰撞距离的红外线防碰撞开关，型号：LY-16A，厂家：金桥电器厂；传感器3为检测前后吊梁小车距离的红外线防碰撞开关，型号：LY-16A，厂家：金桥电器厂。
支撑部的5个传感器为：传感器1-3为测试主梁应力的电阻应变片式传感器，型号：CML-1L，厂家：秦皇岛信恒电子科技有限公司；传感器4为测试后支腿应力的电阻应变片式传感器，型号：CML-1L，厂家：秦皇岛信恒电子科技有限公司；传感器5为测试前支腿应力的电阻应变片式传感器，型号：CML-1L，厂家：秦皇岛信恒电子科技有限公司。
传动部的1个传感器为：测试传动部减速机、滑轮组长期工作时轮齿磨损情况的直读式铁谱仪，型号：VICSEN-T，厂家：维克森（北京）科技有限公司。
本发明在运行前首先需要对常用的重型工程机械在不同施工工序中存在的危险因素进行分析，并根据施工具体情况给出设定值，比如强度、刚度、扭矩、稳定性等指标，将设定值存储在工控机的存储器中，并根据该危险因素对重型工程机械安全影响程度进行实时监测或者定期检测，然后根据所选定的重型工程机械选定传感器，并将传感器安装在重型工程机械对应位置，设备运行时，由本发明所公开的系统对其安全状况进行监控管理，能够实现连锁控制的，由本系统的PLC通过连锁控制模块调整重型工程机械的工作状态，不能实现连锁控制的，由工控机控制报警模块报警，并通过显示模块提供安全解决方案，为技术人员进行相关操作提供参考。
具体以用于高速铁路施工的900T架桥机为例对本发明的技术方案进行详细说明，如架桥机的架梁作业可以分解为四个工序，依次为：运梁车喂梁，前吊梁行车吊梁前行（切换条件：前吊梁行车吊梁行至跨中位置）→前后吊梁行车吊梁共同前行（切换条件：前后吊梁行车吊梁行至右端极限位置）→前后吊梁行车共同落梁（切换条件：主梁下降到下端极限位置）→前后吊梁行车共同调整落梁位置。此外，按其主要功能将重型工程机械分成作业部、走行部、传动部、支撑部等机械子系统，例如架桥机可以分为作业部、走行部、传动部和支撑部四个机械子系统。
以第一个施工工序为例进行说明（具体参见附图3），第一个工序为运梁车喂梁，前吊梁行车吊梁前行。在该工序中，对于作业部，主要危险因素在于钢丝绳和吊杆两个部位，因此，使用摄像头和超声波探伤仪对钢丝绳和吊杆进行实时和定期监测，钢丝绳的断丝数不能超过钢丝绳总丝数的10%，同时吊杆不能有裂纹，如果在运行过程中，钢丝绳的断丝数和吊杆完整度超出设定值，则由工控机控制报警模块报警；对于走行部，主要危险因素在与前后吊梁小车之间的位置，两者之间不能出现碰撞，因此，在架桥机上安装红外线防碰撞开关，确保前后吊梁小车的距离大于500mm，当两者之间的距离小于500mm时，由PLC通过连锁控制模块控制架桥机前后吊梁小车的行进速度，待两者之间的距离大于500mm时，前后吊梁小车正常运行；对于支撑部，主要危险因素在于后支腿强度不足导致钢构开裂和后支腿拼接螺栓强度不足导致整机垮塌，为此，使用电阻应变片式传感器对后支腿进行应力监测，当局部应力超出设定值（后支腿实际应力上限为200MPa，后支腿螺栓实际应力上限为240 MPa）时，驱动报警模块报警，并给出安全解决方案，为技术人员进行相关操作提供参考；对于传动部，主要危险因素在于减速机、滑轮组强度不够导致轮齿断裂，或者长期工作导致轮齿磨损严重运动冲击大，为此，使用铁谱仪对减速机、滑轮组进行定期检测，当磨损烈度指数大于150时，驱动报警模块报警，并给出安全解决方案。
如上所述，架桥机在四个工序正常作业和工序切换过程中均存在危险因素，根据所存在的危险因素对关键部件进行实时监测或者定期监测，选择性地给出安全解决方案或者由PLC通过连锁控制模块调整架桥机的工作状态，确保设备施工安全，以上只以架桥机的第一工序为例对本系统进行说明，对于其它工序、工序的切换条件以及其他种类重型工程机械的安全监控管理（具体流程参见附图2）与此类似，其目的在于两个方面，一方面是通过相关监测，对重型工程机械所存在的危险发出报警信息，提示技术人员采取相应安全措施，另外一方面，直接由PLC通过连锁控制模块调整设备的工作状态，保证设备的安全运行。
总之，本发明以施工工序为主导，通过监测重型工程机械在不同工序中的关键部位，并将对应监测值与设定值进行比较，当监测值超出设定值时，能够实现连锁控制的，由本系统的PLC通过连锁控制模块调整重型工程机械的工作状态，不能实现连锁控制的，由工控机控制报警模块报警，并通过显示模块提供安全解决方案，为技术人员进行相关操作提供参考，保证设备的安全运行。
Claims (2)
1.一种重型工程机械安全监控系统，其特征在于：包括工控机、PLC、实时监测模块、定期检测模块、连锁保护模块、安全信息远程输出模块、显示模块、报警模块、连锁控制模块以及传感器组，所述实时监测模块、定期检测模块输出端与工控机信号输入端连接,所述连锁保护模块输出端与PLC信号输入端连接，所述安全信息远程输出模块、显示模块、报警模块输入端与工控机信号输出端连接，所述连锁控制模块输入端与PLC信号输出端连接，所述传感器组包括至少2种传感器，所述传感器组信号输出端与实时监测模块、定期检测模块和/或连锁保护模块连接，所述传感器分别安装于重型工程机械的作业部、走行部、传动部和支撑部，所述定期检测模块、实时监测模块和连锁保护模块用于定期或者实时接收与其连接的传感器的信号，并将信号传递给工控机和PLC，工控机与PLC将定期检测模块、实时监测模块和连锁保护模块所传递的检测值与工控机内部的存储器中的设定值进行比较，并将比较结果通过显示模块或者安全信息远程输出模块显示，如果监测值超出设定值，工控机驱动报警模块报警，并通过显示模块给出解决方案或者通过连锁控制模块调整重型工程机械的工作状态。
2.根据权利要求1所述的重型工程机械安全监控系统，其特征在于：所述传感器为图像传感器、电阻应变片式传感器、探伤仪、位移传感器或铁谱仪中的至少两种。
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