朱朝平

摘要：起重機(jī)械在應(yīng)用的過(guò)程中，錯(cuò)誤的操作方式以及不恰當(dāng)?shù)墓芾矶紩?huì)造成較為嚴(yán)重的后果，起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)在此時(shí)就顯得格外重要。本文先對(duì)起重機(jī)械的安全系統(tǒng)的總方案進(jìn)行了介紹，然后對(duì)安全系統(tǒng)進(jìn)行分析以及系統(tǒng)模型的建立進(jìn)行闡述，最后對(duì)安全系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)加以說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)械；安全監(jiān)控系統(tǒng)；多動(dòng)態(tài)參數(shù)

所謂起重機(jī)械就是指用于垂直升降或者是水平移動(dòng)重物的機(jī)電設(shè)備。根據(jù)國(guó)家質(zhì)檢總局的頒布，起重機(jī)械主要分為：橋式起重機(jī)、門(mén)式起重機(jī)、塔式起重機(jī)等等。起重機(jī)械的使用在現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)以及建筑中都具有著十分重要的地位。如果出現(xiàn)起重機(jī)械使用不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，就會(huì)造成十分嚴(yán)重的后果，輕則會(huì)使企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上受到一定的損失，重則會(huì)傷及到人員的生命安全。所以，對(duì)于起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也就顯得格外重要。

一、起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》可以了解，在進(jìn)行總方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中要保證系統(tǒng)的總體精度要達(dá)到5%。同時(shí)把起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)分為三個(gè)部分，首先就是前置信號(hào)采集模塊，這一部分主要就是由RS485通信模塊、傳感器以及微傳感器構(gòu)成，其主要作用就是對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行采集。又因?yàn)榍爸眯盘?hào)采集模塊具有遠(yuǎn)距離傳輸以及增強(qiáng)傳感器信號(hào)抗干擾等能力，這就使得傳感器在傳輸?shù)倪^(guò)程中失真情況減弱，大大的提高了系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確度。然后是機(jī)載控制信號(hào)，這一部分主要是由微控制器、存儲(chǔ)模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊、顯示模塊等組成。機(jī)載控制信號(hào)主要是在起重機(jī)械的駕駛室內(nèi)安裝，其主要作用就是對(duì)模塊信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理以及分析，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的目的，所監(jiān)控到的結(jié)果會(huì)在顯示評(píng)上顯示，這樣就能夠做到遠(yuǎn)程監(jiān)控。最后是起重機(jī)械動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析，這一部分的主要作用是根據(jù)所監(jiān)控到的結(jié)果以及起重機(jī)械本身的參數(shù)來(lái)進(jìn)行分析，并獲得相應(yīng)時(shí)態(tài)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系數(shù)，這樣就能夠達(dá)到對(duì)起重機(jī)械平衡性進(jìn)行分析的目的。

二、對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析并建立理論模型

（一）起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定系數(shù)

所謂起重機(jī)械靜態(tài)穩(wěn)定就是指，只考慮起重機(jī)械的內(nèi)部因素的作用，也就是自身重量與載荷，而不對(duì)其他外力進(jìn)行考慮，例如風(fēng)速、慣性等等。

（二）起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)的附加傾覆力矩

在起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)中，所謂的附加傾覆一般指的是：風(fēng)力附加力矩、慣性附加力矩、變幅的影響以及向心力的影響。對(duì)于起重機(jī)械來(lái)說(shuō)，在露天進(jìn)行作業(yè)的情況時(shí)有發(fā)生，但工作時(shí)出現(xiàn)大風(fēng)天氣就要對(duì)大風(fēng)所帶的影響進(jìn)行考慮。起重機(jī)械的本身體積就較大，當(dāng)風(fēng)載荷作用在起重機(jī)的機(jī)身、起重掉臂以及吊物上時(shí)，風(fēng)向的不定時(shí)變化會(huì)對(duì)起重機(jī)械帶來(lái)不同的影響，會(huì)導(dǎo)致附加傾覆力矩的的產(chǎn)生。對(duì)于慣性附加力矩來(lái)說(shuō)起重機(jī)械在進(jìn)行運(yùn)送重物的過(guò)程中，重物的會(huì)產(chǎn)生一定的慣性，這種慣性在一定程度上改變了傾覆力矩，使其在一定程度上有所增加。尤其是在起吊以及下制動(dòng)的過(guò)程中，重物所產(chǎn)生的慣性較大，會(huì)影響起重機(jī)械的穩(wěn)定性。變幅影響就是起重機(jī)械在進(jìn)行向上或是向下變幅的過(guò)程中，會(huì)對(duì)吊臂產(chǎn)生一個(gè)力，這個(gè)力會(huì)垂直作用在起重掉臂的端部，從而使傾覆力矩增加。向心力影響則是起重機(jī)械的變幅機(jī)構(gòu)在做向心運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向心力，而這個(gè)向心力會(huì)導(dǎo)致傾覆力矩的增加。

三、對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

（一）對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在實(shí)現(xiàn)對(duì)安全監(jiān)控的硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，主要分為兩個(gè)部分，首先就是對(duì)信號(hào)采集模塊的設(shè)計(jì)。對(duì)于起重機(jī)械來(lái)說(shuō)，應(yīng)該注意的問(wèn)題就是信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生失真或者缺失。因?yàn)閷?duì)于起重設(shè)備來(lái)說(shuō)，在產(chǎn)生可傳感器信號(hào)之后要經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)距離的傳輸，這樣就會(huì)造成剛剛所訴的那種情況。所以，在監(jiān)制點(diǎn)附近要安放一個(gè)采集模塊。眾所周知，模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相比較之下來(lái)說(shuō)，沒(méi)有數(shù)字信號(hào)的一些不易失真、抗噪能力強(qiáng)等一些特點(diǎn)，所以在進(jìn)行傳輸?shù)倪^(guò)程中，首先把模擬線(xiàn)號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再輸入到微控制器中進(jìn)行相應(yīng)的處理。具有然后是對(duì)機(jī)載控制器模塊的設(shè)計(jì)，機(jī)載控制器的主要作用就是將其安裝在控制室內(nèi)，接受所采集的信號(hào)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理。對(duì)于微控制器來(lái)說(shuō)，應(yīng)該使用Cortext-M3內(nèi)核的STM32F103VET6單片機(jī)，因?yàn)檫@樣才能夠更好的保證其數(shù)據(jù)處理的能力以及滿(mǎn)足計(jì)算和儲(chǔ)存等其他方面的要求。

（二）對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于安全監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也主要分為兩個(gè)部分，首先是對(duì)主程序的設(shè)計(jì)，主程序主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接受，并將其進(jìn)行發(fā)送，使數(shù)據(jù)能夠與顯示器做到同步。然后是穩(wěn)定性分析，主要作用就是對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

（三）以門(mén)式起重機(jī)械為例，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要是以編碼器、傳感器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)查詢(xún)以及報(bào)警處理著幾方面構(gòu)成。在對(duì)于編碼器進(jìn)行使用的過(guò)程中，系統(tǒng)主要是對(duì)兩個(gè)相差為90度相位差的通用性螺旋編碼器進(jìn)行使用。編碼器在工作時(shí)，主要是將其連接到電機(jī)主動(dòng)輪上。編碼器所采用的為NPN型集電極電路輸出，工作的電源DC12-24V，并且其分辨率為500線(xiàn)。傳感器是一種分辨率為12位二進(jìn)制、11為二進(jìn)制的輸入適配器，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)指定電流或電壓的輸入。例如，當(dāng)系統(tǒng)所用的風(fēng)速與張力的傳感器均為4-20mA的電流信號(hào)時(shí)，風(fēng)力傳感在4-20mA時(shí)，所對(duì)應(yīng)的風(fēng)速為0-30m/s，在傳感器中，4-20mA的電流與PLC中的D8261的0-4000所對(duì)應(yīng)，所以在將數(shù)據(jù)傳給D1時(shí)，可利用D1*30/4000來(lái)對(duì)其計(jì)算。在進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)查詢(xún)過(guò)程時(shí)，主要是通過(guò)昆侖通態(tài)觸摸屏來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，利用實(shí)時(shí)曲線(xiàn)能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)歷史曲線(xiàn)能夠?qū)χ暗臄?shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)。在報(bào)警處理過(guò)程中，主要是對(duì)所收集到的參數(shù)進(jìn)行分析，得到安全參數(shù)后，再采取相應(yīng)的措施，這樣就能夠更好的對(duì)事故進(jìn)行排查。并且報(bào)警處理系統(tǒng)能夠防止碰撞事件的發(fā)生，當(dāng)有車(chē)進(jìn)入到吊具前方時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警，并實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)限速10%運(yùn)行。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在起重機(jī)械的安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果發(fā)生意外情況，控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制電路進(jìn)行切斷的功能。對(duì)于穩(wěn)定性而言，安全系統(tǒng)也是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)參數(shù)的監(jiān)控，保證起重機(jī)械安全穩(wěn)定的進(jìn)行工作?，F(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的如此之快，工業(yè)也在不斷進(jìn)步，各種大型起重機(jī)械的應(yīng)用也讓人們認(rèn)識(shí)到了起重機(jī)械安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要性。只有在保證安全的前提下不斷的發(fā)展經(jīng)濟(jì)，國(guó)家才會(huì)變得更加的繁榮昌盛。

參考文獻(xiàn)：

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