專利名稱：一種塔機監控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及塔機安全控制技術領域，尤其涉及一種多個塔機聯合監控系統。
技術背景
近年來，塔機安全監控系統的研究不斷深入，各種研究報道和產品不斷涌現，一些產品還申請了相關的國家專利。大多數產品以PLC實現塔機電氣控制，用文本顯示器以數值方式在線顯示塔機運行過程中的主要參數，當測量值超過設定值時，自動報警并能切斷相應控制電路。另外，提出可以通過上位機和PLC通信，通過軟件標定塔機限制范圍，實現塔機與周遭環境以及塔機之間防碰撞。還有一些產品是基于工業計算機的塔機智能監控和故障診斷系統，系統以CRT視頻監控塔機工作狀態，以數字形式動態顯示塔機工作參數， 除了能夠監控塔機轉角、小車變幅、吊鉤高度、起重吊重信息之外，并且基于Agent技術，實現了多塔機防碰撞的功能。此外，從國內研究現狀來分析，現存產品己能較好地完成單機監控，比如說中國建筑科學院建筑機械化研究院的“塔式起重機安全作業監控管理系統”、山東富友集團的“塔式起重機安全監控管理系統”、長沙浦沉電子安全信息技術開發有限公司的“Aces系列起重力矩限制器”等；也有能實現簡單組網功能的西安智敏測控的“塔吊群智能防碰撞”及塔吊群協同作業安全監控裝置等。從監控塔機運行各類參數而言，這些產品均基本能勝任，但就大多數產品而言，僅針對單機監控，多機聯網協同監控少。而現有的多機聯網也是基于簡單的網絡連接，存在網絡拓撲少，通信質量較差，組網不靈活等缺點，同時，由于產品面向的用戶不同，涉及到所采集塔機信息安全性的研究較少，也沒有針對不同的系統使用者進行相應的權限鑒別，容易造成塔機運行數據被篡改，給生產單位或者是相關監管部門帶來了事故責任認定困難的困擾。因此，深入研究塔機多機聯網以及提高信息安全性兩個課題是當前塔機研究的迫切需求。發明內容
本發明要解決的技術問題 提供一種塔機監控系統，以解決1、目前多個塔機聯網監控系統網絡拓撲少，通信質量差，組網不靈活等問題；2、目前塔機監控系統數據信息安全性差等問題。
本發明技術方案 一種塔機監控系統，包括單機監控單元，完成對單臺塔機的現場監控管理并將監控信息送至多機集中監控單元，與GPRS公用網絡連接；多機集中監控單元，對現場所有單機監控單元的信息進行集中監視并對現場塔機進行控制，與GPRS公用網絡連接。
單機監控單元包括PLC主控制功能模塊，對單臺塔機進行控制，與現場檢測功能模塊通過導線連接；現場檢測功能模塊，對塔機狀態進行檢測，并將檢測結果送入PLC主控制功能模塊； 觸摸屏控制功能模塊，與PLC主控制功能模塊進行信息交接，對塔機進行現場監控，與 PLC主控制功能模塊通過導線連接；現場控制輸入輸出功能模塊，將現場信號送入PLC主控制功能模塊進行處理，并將處理結果輸出對塔機進行控制，與PLC主控制功能模塊通過導線連接；單機GPRS控制功能模塊，將PLC主控制功能模塊的信息發送至GPRS GPRS公用網絡， 并從GPRS公用網絡接收相關信息并送至PLC主控制功能模塊，與PLC主控制功能模塊通過導線連接。
多機集中監控單元包括多機集中監控功能模塊，接收現場所有單機監控單元的信息，對現場塔機進行監視和控制，與多機GPRS控制功能模塊導線連接；多機GPRS控制功能模塊，接收從GPRS公用網絡上發來的單機監控信息，將多機集中監控功能模塊下發的監控信息送至GPRS公用網絡。
本發明的有益效果本發明利用單機監控單元對單臺塔機進行控制，通過現場檢測功能模塊將塔機的變幅光電編碼器、超升光電編碼器、超重傳感器、起重力矩傳感器和回轉角度傳感器等信息送至 PLC主控制功能模塊進行相應的邏輯處理，利用現場控制輸入輸出功能模塊將輸出結果進行控制塔機相應動作，觸摸屏控制功能模塊與PLC主控制功能模塊進行信息交接，對塔機進行實時監控，利用單機GPRS控制功能模塊將單臺塔機的相關監控信息送至GPRS公網，多機集中監控單元通過多機GPRS控制功能模塊接收，多機集中監控功能模塊對收到的各臺塔機監控信息進行集中監控處理，通過GPRS網絡傳輸模式，利于擴展，只要在每臺塔機側增加單機GPRS控制功能模塊，就能將塔機接入多機集中監控單元進行集中監視控制，基于 GPRS技術構建無線傳輸系統具有實時性強、建設成本少、覆蓋范圍廣、系統傳輸容量大、數據傳送速率高、計費方式靈活、通信費用低等特點，解決了目前多個塔機聯網監控系統網絡拓撲少，通信質量差，組網不靈活等問題；在多機集中監控單元上通過監控軟件對各臺塔機信息進行集中控制和監視，設置相應的控制權限，避免了任意刪除修改數據等操作，解決了目前塔機監控系統數據信息安全性差等問題。
圖1為本發明系統組成框圖； 圖2為本發明單機監控單元功能模塊組成框圖； 圖3為本發明多機集中監控單元功能模塊組成框圖。
具體實施例方式一種塔機監控系統，包括(見圖1)單機監控單元，完成對單臺塔機的現場監控管理并將監控信息送至多機集中監控單元，與GPRS公用網絡通過GPRS無線通訊連接；多機集中監控單元，對現場所有單機監控單元的信息進行集中監視并對現場塔機進行控制，與GPRS公用網絡通過GPRS無線通訊連接。
單機監控單元包括(見圖2)PLC主控制功能模塊，對單臺塔機進行控制，與現場檢測功能模塊通過導線連接； 現場檢測功能模塊，對塔機狀態進行檢測，并將檢測結果送入PLC主控制功能模塊； 觸摸屏控制功能模塊，與PLC主控制功能模塊進行信息交接，對塔機進行現場監控，與 PLC主控制功能模塊通過RS485或RS232通訊電纜連接進行信息交接；現場控制輸入輸出功能模塊，將現場信號送入PLC主控制功能模塊進行處理，并將處理結果輸出對塔機進行控制，與PLC主控制功能模塊通過導線連接；單機GPRS控制功能模塊，將PLC主控制功能模塊的信息發送至GPRS GPRS公用網絡， 并從GPRS公用網絡接收相關信息并送至PLC主控制功能模塊，與PLC主控制功能模塊通過導線連接。
多機集中監控單元包括(見圖3)多機集中監控功能模塊，接收現場所有單機監控單元的信息，對現場塔機進行監視和控制，與多機GPRS控制功能模塊導線連接；多機集中監控功能模塊采用電腦工作站作用主機，利用監控軟件對現場設備進行數據采集和處理，實現對現場各個塔機進行集中監控。
多機GPRS控制功能模塊，接收從GPRS公用網絡上發來的單機監控信息，將多機集中監控功能模塊下發的監控信息送至GPRS公用網絡。
單機集中單元的PLC主控制功能模塊主要由PLC控制器組成，本實施例采用集程度較高的小型PLC如西門子s7200系列，有著較低的成本，而且結構緊湊，這種小型的PLC 還具有足夠的擴展性，可以聯接更多I/O點和通訊模塊等別的模塊，通過擴展，甚至還可以構建整個塔機群的集中控制系統，它具有抗干擾能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優點。
觸摸屏控制功能模塊，通過HMI (人機界面)，可以根據不同型號的塔機對臨界的速度、位置、力矩等參數進行設定或修改，從而實現對不同塔機的通用性，本實施例采用西門子TP270，可以實現對單臺塔機的監控功能。
現場檢測功能模塊，主要將塔機的變幅光電編碼器、超升光電編碼器、超重傳感器、起重力矩傳感器和回轉角度傳感器等信息進行采集并送至PLC進行處理，各種現場傳感器通過導線接入PLC，主要監測下述信息起重量的監測采用軸銷電阻應變片式傳感器測量鋼絲繩的張力變化，軸銷式傳感器是測量軸承、滑輪等構件的徑向載荷或鋼絲繩張力的專用傳感器，用來取代定滑輪軸，銷軸傳感器既能起到替代定滑輪原有軸的功能，又能安裝在結構中作徑向力測量，起到稱重測力傳感器的作用，從而使整個稱重測力控制系統的機械部件大大簡化。變幅小車位置及速度的監測變幅小車位置采用增量式光電編碼器，先后判斷編碼器的正轉或反轉，反映在變幅小車的動作上即是前進或后退，即將鋼絲繩的線位移轉換為編碼器的角位移。變幅小車行程編碼器獲得行程脈沖信號，單位時間的脈沖計數即可得到小車行走速度。塔機原有的變幅內限位開關作為編碼器計數復位的條件，以消除累計誤差。
升高度及速度的監測檢測方法與變幅檢測方法相似，不同在于吊鉤下降的高度是以塔機最大起升高度點作為參考零點，而實際起升高度應以地面作為參考零點。
轉角度及速度的監測回轉機構是由回轉電機驅動小齒輪轉動，小齒驅動大齒圈轉動。回轉速度取決于大齒圈的轉動速度，為提高測量精度可通過測量小齒輪的轉速來實現。塔機回轉部分在非工作狀態下必須保證可自由旋轉，即通常所說的“隨風轉”狀態，但此時所有電器設備都處于停機狀態，不能監測出塔機的回轉的角度，為此利用旋轉可調電位器軸安裝齒輪與小齒嚙合，系統上電，由PLC獲得當前電位器分得電壓輸入，利用電壓與角度的數值對應關系，即可由電位器的分壓值電壓得到當前的工作角度。
PLC主控制功能模塊將現場各種信息進行處理，生成相應的監控信息送至觸摸屏控制功能模塊進行單臺塔機的監視和控制，并將監控信息通過單機GPRS控制功能模塊進行處理。送至GPRS公用網絡進行傳輸。
多機GPRS控制功能模塊接收現場各個單機發送來的信息，送至多機GPRS控制功能模塊進行匯總，然后利用軟件進行集中監視和控制。
單機GPRS控制功能模塊和多機GPRS控制功能模塊采用依托GPRS網絡平臺實現無線數據通信。GPRS控制功能模塊可以設置成主站(多機GPRS控制功能模塊)和子站(單機 GPRS控制功能模塊)，主站用在集中監控中心，與多機集中監控單元連接；子站用在現場，與 PLC主控制功能模塊連接，一個主站可以與多個子站通信，一個子站可以與多個主站通信。 也可以用兩個子站實現兩點之間的數據透明傳輸。
利用GPRS無線網絡，實現現場多臺塔機的監控信息匯總，統一進行管理和監控， GPRS無線網絡傳輸模式，利于系統擴展，只要在每臺塔機側增加單機GPRS控制功能模塊， 就能將塔機接入多機集中監控單元進行集中監視控制，基于GPRS技術構建無線傳輸系統具有實時性強、建設成本少、覆蓋范圍廣、系統傳輸容量大、數據傳送速率高、計費方式靈活、通信費用低等特點，解決了目前多個塔機聯網監控系統網絡拓撲少，通信質量差，組網不靈活等問題； 通過在多機集中監控單元上監控軟件對各臺塔機信息進行集中控制和監視，并設置相應的控制權限，避免了任意刪除修改數據等操作，解決了目前塔機監控系統數據信息安全性差等問題。
權利要求
1.一種塔機監控系統，包括單機監控單元，完成對單臺塔機的現場監控管理并將監控信息送至多機集中監控單元，與GPRS公用網絡連接；多機集中監控單元，對現場所有單機監控單元的信息進行集中監視并對現場塔機進行控制，與GPRS公用網絡連接。
2.根據權利要求1所述的一種塔機監控系統，其特征在于單機監控單元包括 PLC主控制功能模塊，對單臺塔機進行控制，與現場檢測功能模塊通過導線連接； 現場檢測功能模塊，對塔機狀態進行檢測，并將檢測結果送入PLC主控制功能模塊； 觸摸屏控制功能模塊，與PLC主控制功能模塊進行信息交接，對塔機進行現場監控，與PLC主控制功能模塊通過導線連接；現場控制輸入輸出功能模塊，將現場信號送入PLC主控制功能模塊進行處理，并將處理結果輸出對塔機進行控制，與PLC主控制功能模塊通過導線連接；單機GPRS控制功能模塊，將PLC主控制功能模塊的信息發送至GPRS GPRS公用網絡， 并從GPRS公用網絡接收相關信息并送至PLC主控制功能模塊，與PLC主控制功能模塊通過導線連接。
3.根據權利要求1所述的一種塔機監控系統，其特征在于多機集中監控單元包括 多機集中監控功能模塊，接收現場所有單機監控單元的信息，對現場塔機進行監視和控制，與多機GPRS控制功能模塊導線連接；多機GPRS控制功能模塊，接收從GPRS公用網絡上發來的單機監控信息，將多機集中監控功能模塊下發的監控信息送至GPRS公用網絡。
全文摘要
本發明公開了一種塔機監控系統，它包括單機監控單元，完成對單臺塔機的現場監控管理并將監控信息送至多機集中監控單元，與GPRS公用網絡連接；多機集中監控單元，對現場所有單機監控單元的信息進行集中監視并對現場塔機進行控制，與GPRS公用網絡連接；解決了目前多個塔機聯網監控系統網絡拓撲少，通信質量差，組網不靈活等問題。
文檔編號B66C23/88GK102491206SQ20111042186
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者朱嘉, 田震 申請人:貴陽電氣控制設備有限公司