CN104210955A - 一种基于以太网构架的起重机安全监控管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于以太网构架的起重机安全监控管理系统，包括安监系统主机、起重机PLC主机、光电编码器、称重仪和风速仪，其特点是起重机主机、称重仪和风速仪由以太网交换机与安监系统主机连接，实现以太网构架的起重机安监系统；所述称重仪和风速仪由串口服务器与以太网交换机连接；所述起重机PLC主机与DP接口的光电编码器连接。本发明与现有技术相比具有信号失真小，抗干扰，在系统通信中无模拟量信号传输环节，全局数字信号传输，系统延时少，信号传输速度高，统一了系统部件接口，提高兼容性，以太网设备模块成本较低，方便软硬件制造维护，降低工程成本，系统扩展方便，只需将新设备接入网络，简单配置即可组态。

Description

一种基于以太网构架的起重机安全监控管理系统

技术领域

本发明涉及工业自动化控制与通讯技术领域，尤其是一种基于以太网构架的起重机安全监控管理系统。

背景技术

随着国民经济的发展，起重运输机械被广泛应用于各行业和领域。近年来，起重机的安全事故频发，起重机安全性成为工业生产活动中的重要保障。同时，国家起重运输机械质量监督检验中心等部门近年出台GB/T28264-2012《起重机械 安全监控管理系统》的国家规范，并要求在大、中型起重机械推广应用安全监控管理系统。该系统可提高起重机安全性，方便追溯设备历史工作状态，满足分析故障的要求，因此，符合规范范围内的起重机均需要配置安全监控管理系统。

根据GB/T 28264-2012要求起重机配备信号釆集单元、信号处理单元等硬件设施，其中信息釆集单元用于读取信息源数据。起重机上有多种仪表、传感器、编码器等信号源设备，这些信号源设备均有各自的信号接口和传输方式（包括物理界面和逻辑界面），安监系统为了采集这些信号，需要将不同形式信号接口整合到安监系统主机内。为了实现上述功能，需要为安监系统配置多种形式的信号采集单元，常见的信号源有以下几种：

（1）、称重或力矩信号：通过称重仪表采集，接口通常为4~20mA模拟量或RS485总线。

（2）、风速信号：通过风速仪采集，接口通常为4~20mA模拟量或RS485总线。

（3）、起升高度信号：通过编码器采集，接口通常为Profibus DP（简称DP）总线或其它现场总线。

（4）、旋转臂架位置信号：通过编码器或者水平位置传感器采集，接口通常为DP总线或RS485总线。

安监系统主机采用PLC进行通信，从PLC获取信号源数据或直接和各信号采集单元进行通信，由于上述的信号接口的多样性，无论何种方案，均存在信号接口转换的需要，因此需要配置多种形式的信号采集单元。PLC进行通信需要配置PLC模拟量模块、RS485模块等，直接和各信号采集单元通信则需要配置PC机RS485接口卡、DP接口卡、模拟量接口卡等。根据GB规范，由于要采集PLC内部的部分起重机运行信号，安监系统通常采用从PLC获取信号源数据。

现有技术存在的问题是：（1）信号采集选用模拟量方式，则存在模数-数模多次转换，信号精度降低。目前行业内均为数字化仪表，称重或风速信号若通过模拟量传输，则存在数模二次转换的情况。首先，传感器原始模拟信号（某些风速传感器原始信号为数字脉冲信号）在仪表内部进行数字化；然后，数字信号转为模拟量信号，通过模拟量接口传输到PLC；再次，模拟信号由PLC将其转化为数字信号。在此过程中模数-数模多次转换，其信号精度必然降低。（2）接口模块成本高，PLC模拟量模块，RS485模块等均高于普通的数字IO模块。（3）扩展性差，若需要增加新的信号源，必须增加新的信号采集单元，修改PLC硬件配置，若采用RS485通讯，则需要重新设定主从站，扩展性差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于以太网构架的起重机安全监控管理系统，采用统一系统部件接口的以太网设备模块，实现传输速度高、信号失真小的安监系统，系统运行稳定，数据传输可靠，结构简单，兼容性好，工程成本低，维护方便，有利于安监系统的进一步推广应用，为起重机安全性提供可靠的重要保障。

本发明的目的是这样实现的：一种基于以太网构架的起重机安全监控管理系统，包括安监系统主机、起重机PLC主机、光电编码器、称重仪和风速仪，其特点是起重机主机、称重仪和风速仪由以太网交换机与安监系统主机连接，实现以太网构架的起重机安监系统；所述称重仪和风速仪采用RS232/485接口由串口服务器与以太网交换机连接；所述起重机PLC主机与DP接口的光电编码器连接。

本发明与现有技术相比具有信号失真小，抗干扰，在系统通信中无模拟量信号传输环节，全局数字信号传输，系统延时少，信号传输速度高，统一了系统部件接口，提高兼容性，以太网设备模块成本较低，方便软硬件制造维护，降低工程成本，系统扩展方便，只需将新设备接入网络，简单配置即可组态。

附图说明

图1为本发明结构示意图。           

具体实施方式

下面以某造船厂300t大型门式起重机为例对本发明作进一步阐述：

实施例1

参阅附图1，某造船厂300t大型门式起重机安全监控管理系统的信号采集单元采用以太网通信。安监系统主机1采用型号为IPC-510MB/AIMB-562/E5300，数据接口为以太网，接入方式为直接；以太网交换机2采用型号为CVR100M，数据接口为以太网，接入方式为直接；串口服务器3 采用型号为MOXA-NPort 5232I的两路串口，数据接口为以太网，接入方式为直接；起重机PLC主机 4采用型号为CPU 315-2PN/DP，数据接口为以太网，接入方式为直接；光电编码器5采用型号为PVM-58I-011AG-R0BN-1213，数据接口为DP，接入方式为转换；称重仪6采用型号为恒美莱达-300t信号源设备，数据接口为RS485，接入方式为转换；风速仪7采用型号为FA130C信号源设备，数据接口为RS485，接入方式为转换。所述起重机PLC主机 4由以太网交换机2与安监系统主机1连接；所述称重仪6和风速仪7采用RS232/485接口由串口服务器3与以太网交换机2连接；所述光电编码器5采用DP接口与起重机PLC主机 4连接；所述安监系统主机1采用以太网与以太网交换机2连接，实现以太网构架的起重机安监系统通信。

本发明的硬件设置：安监系统主机1采用以太网口为标配的工控机；起重机PLC主机 4配置以太网口或者通过扩展模块支持以太网口；称重仪6和风速仪7配置RS232/485接口；光电编码器5配置DP接口或配置以太网接口，其中RS232/485接口的信号源设备需通过串口服务器3进行信号转换后接入安监系统主机1；DP接口的编码器5的信号则通过起重机PLC主机 4接入安监系统主机1。

本发明的软件设置：对于DP接口的编码器5直接接入以太网的设备，安监系统主机1可以直接读取数据。对于转换接口的称重仪6和风速仪7，需要进行软件格式的配置。

以称重仪6（恒美莱达-300t）为例（以500ms连续发送实时数据，不需要回发），其通信协议内容如下： 

TX：仪表发送数据

帧头	地址	帧长度	功能码	数据区	LRC校验
						‘:’(0x3A）	0x01	0x11	0x42

数组区分四组，A钩、B钩、C钩、D钩。

每组数据为3字节，第一字节为小数点位数，此处为2，后两字节为实时载重放大100倍取整后（unsigned short型数据）数据，低字节在前，高字节在后。

帧长度：从帧头开始到LRC校验的数据长度，为单字节。

LRC校验：从帧头到数据区的数据求和低位(高位去掉)取反加1。

串口配置：4800，8，n 。

例如：数据区三字节为0x02,0xD0,0x07代表实际载重为20.00T。

按照通信协议，对串口服务器3进行相应的软件配置，安监系统主机1即可读取信号源的数据，实现各设备之间统一的以太网通信。

以上实施例只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本发明专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本发明专利的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种基于以太网构架的起重机安全监控管理系统，包括安监系统主机、起重机PLC主机、光电编码器、称重仪和风速仪，其特征在于起重机PLC主机、称重仪和风速仪由以太网交换机与安监系统主机连接，实现以太网构架的起重机安监系统；所述称重仪和风速仪采用RS232/485接口由串口服务器与以太网交换机连接；所述起重机PLC主机与DP接口的光电编码器连接。