本專利屬于自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種起重機危險狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備。

背景技術(shù)：

在鋼鐵企業(yè)安全問題一直以來也是嚴抓重管，但是安全問題還是頻頻出現(xiàn)。在鋼鐵企業(yè)，起重機應用廣泛，是生產(chǎn)的主要設(shè)備，同時也是安全問題突出的設(shè)備。盡管加強司機安全培訓、加強操作規(guī)范、加強維護規(guī)范，但是安全問題任然無法解決，主要是起重機屬于大重型設(shè)備，操作員沒有全面的視角，無法觀察起重機各個方位的安全狀態(tài)，同時起重機本身設(shè)備眾多，無法及時發(fā)現(xiàn)各個設(shè)備的隱患，這也導致起重機的安全問題無法根本解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本專利提供一種有效地解決方案，實現(xiàn)一種起重機危險狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備，用于起重機的危險狀態(tài)監(jiān)控檢測，危險狀態(tài)提前報警，并提供連鎖信號，保證在危險狀態(tài)下，起重機及時停車，從而避免安全事故的方生。

本專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

該起重機危險狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備，包括主控制器模塊、n個遠程IO模塊、傳感器、急停開關(guān)、門開關(guān)、重錘限位、超速開關(guān)、輸出繼電器指示燈；主控制器模塊與一個遠程IO模塊通過RS485總線相連；其他遠程IO模塊通過RS485總線進行級聯(lián)；輸出繼電器指示燈與主控制器模塊相連；傳感器、急停開關(guān)、門開關(guān)與遠程IO模塊1相連；重錘限位、超速開關(guān)與遠程IO模塊2相連；更多的重錘限位、超速開關(guān)則依次連接到遠程IO模塊n上。

主控制器模塊包括CPU、IO模塊、煙霧探測模塊、SD卡模塊、RS-232接口模塊、RS-485接口模塊、PT100接口模塊、EEPROM模塊、RTC模塊、高速 時鐘模塊、低速時鐘模塊；IO模塊和煙霧探測模塊均與CPU的IO接口相連；SD卡模塊與CPU的SDIO接口相連；RS-232接口模塊與CPU的UART1接口相連；RS-485接口模塊與CPU的UART2接口相連；PT100接口模塊與CPU的ADC接口相連；EEPROM模塊與CPU的IIC接口相連；高速時鐘模塊與CPU時鐘接口相連；低速時鐘模塊與CPU的RTC模塊相連。

遠程IO模塊包括CPU、IO模塊、煙霧探測模塊、RS-485接口模塊、高速時鐘模塊、PT100接口模塊；IO模塊和煙霧探測模塊均與CPU的IO接口相連；RS-485接口模塊與CPU的UART1接口相連；PT100接口模塊與CPU的ADC接口相連；高速時鐘模塊與CPU時鐘接口相連。

在目前的起重機設(shè)備安全系統(tǒng)中主要還是以安全監(jiān)視為主，以起重機本體PLC為主要控制器，采集起重機各種設(shè)備的信息，匯總到監(jiān)控設(shè)備實現(xiàn)故障報警、綜合管理的功能。這種系統(tǒng)安全管理對事后分析更為有效，但對事故預防效果并不明顯。主要是因為起重機的PLC要完成起重機的各種設(shè)備之間的協(xié)調(diào)，要完成起重機運行的工藝要求，任務繁多，如果再增加繁雜的安全監(jiān)管、事故預警等工作，將導致起重機PLC的負擔過重，并且由于PLC屬于順序執(zhí)行的設(shè)備，無法在執(zhí)行起重機常規(guī)任務的同時還進行安全監(jiān)管，如果安全監(jiān)管任務量太大，則會影響起重機常規(guī)任務的執(zhí)行。所以在目前的起重機PLC控制系統(tǒng)中還是將起重機本身的工藝運行作為側(cè)重點，在完成起重機的主要設(shè)備的安全狀態(tài)檢測之后則認為起重機當前的狀態(tài)時安全的，即開始執(zhí)行起重機的常規(guī)工藝流程，尤其在自動化起重機更是如此。只有在下一個循環(huán)周期執(zhí)行時才會再次檢查起重機的各種設(shè)備的安全狀態(tài)。這種工況對起重機的安全監(jiān)管的實時性是較低的。而且因為是只有一個主控PLC，所以任務均由該PLC的CPU完成，沒有冗余檢測，則當該PLC出現(xiàn)故障時可能會導致某些關(guān)鍵信號出現(xiàn)采集錯誤， 會將無效的不安全信號認為的安全的，從而導致檢測疏漏。另外，由于工作的側(cè)重點不同，起重機的PLC系統(tǒng)不會對起重機各種安全設(shè)備做復雜的連鎖檢查，主要對于每個機構(gòu)運行的連鎖條件滿足要求即會執(zhí)行操作指令。

本專利采用嵌入式CPU實現(xiàn)起重機危險狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備，本專利設(shè)備有主控模塊和遠程IO模塊組成。主控模塊負責采集部分IO設(shè)備信息、溫度信息、輸出連鎖信號和進行狀態(tài)指示，同時將采集的信息進行分析整理儲存在SD卡中。主控模塊通過RS485總線與其他若干遠程IO模塊連接，采集遠程IO模塊上的數(shù)據(jù)信息。主控模塊最主要的功能是將每個遠程IO模塊以及主控模塊自身采集到的信息進行匯總、分析、統(tǒng)計根據(jù)起重機運行的特性，做出的維護計劃報表，同時對所有輸入設(shè)備進行總體條件分析，得出不安全的因素，在出現(xiàn)危險信息以及即將出現(xiàn)的不安全信息進行輸出顯示并同繼電器連鎖到起重機主控回路，必要時立即停止起重機所有設(shè)備的運行，進行安全報警。主控模塊與起重機本體PLC不做通訊連接，只通過繼電器連鎖信號交互，與主機PLC平行運行，除必要的連鎖信號外，互不干涉。同時本專利設(shè)備是與起重機主控回路直接連鎖，不通過主機PLC中轉(zhuǎn)，具有高度安全性，不會因為主機PLC影響本設(shè)備的安全效果。因此本專利設(shè)備具有高可靠性、高穩(wěn)定性的優(yōu)點，從而保證了起重機整體安全性，使起重機整機運行的危險系數(shù)大幅度降低。

本專利每個遠程IO模塊和中控器均配置PT100檢測接口，可以連接PT100溫度傳感器，可以實時檢測各個部位的穩(wěn)定，可以做出高溫報警，火災報警。在夏季起重機工作溫度會急劇上升，為了保證起重機溫度運行，每臺起重機的電氣室都配置空調(diào)系統(tǒng)，但是空調(diào)系統(tǒng)基本不會參與到起重機主機PLC的監(jiān)控中，所以在某些情況下，空調(diào)出現(xiàn)故障時卻無法檢測到，也導致起重機故障頻繁，甚至設(shè)備損壞，而本專利設(shè)備可以完全解決該問題。另外起重機的某些設(shè) 備如果出現(xiàn)損壞可能會導致火災，但是火災除卻采用火災報警檢測設(shè)備外，還無法有效檢測，而且除卻大型港機和造船門機外，其他起重機基本不會配置火災報警設(shè)備。本專利集成了PT100模塊和煙霧探測模塊可以配合檢測火災情況，如果探測到火災情況，可以立即停止起重機的控制回路和動力回路的電源，并發(fā)出報警信息，從而使操作人員及時了解火災情況，避免損失擴大。

本專利實現(xiàn)了起重機危險狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備，使起重機的安全性能有了大幅度提供，解決了起重機本體PLC無法兼顧的起重機繁瑣的安全監(jiān)測問題，對起重機的安全因素、安全隱患、火災報警、高溫報警有了良好的檢測和防護措施，從而有效保障起重機的安全運行。

附圖說明

圖1是本專利電氣系統(tǒng)圖。

圖2是本專利主控設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本專利遠程IO設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本專利的具體實施例。

實施例：

圖1是本專利的電氣系統(tǒng)圖，本專利采用意大利意法半導體工業(yè)級嵌入式CPU，型號為STM32F407，該CPU具有168MHz主頻，內(nèi)置1MB的程序存儲器和192kB的RAM，具有最高210MIPS的運算速度，即每秒可以執(zhí)行210兆條指令，具有穩(wěn)定性高，工作溫度范圍高的優(yōu)點。主控制器以該CPU為核心與遠程IO模塊進行數(shù)據(jù)交換，同時做出數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計、匯總等工作，綜合這些數(shù)據(jù)和當前的實時輸入信息及時做出危險判斷，在發(fā)生危險狀況時，邏輯通過繼電器輸出連鎖起重機控制回路和動力回路，使起重機立即停止運行，同時輸出信號燈， 做出對應的危險信息顯示。

圖1中的遠程IO模塊將安裝于起重機需要進行信號采集的信號源附近，然后通過RS485總線連接到主控制器，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到主控制器中。由于采集的信號較多，如果均通過電纜連接到主控制器，勢必造成電纜數(shù)量大大增加，同時電纜的數(shù)量增多，也是整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，抗干擾能力會降低，系統(tǒng)的可靠性就無法保證。所以采用遠程IO模塊采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，在信號源附近設(shè)置遠程IO模塊，就近采集信號，可以完全避免上述的問題發(fā)生。而RS485通訊方式也是抗干擾能力最強的總線，僅以兩個雙絞線為介質(zhì)進行通訊，采用差分電壓進行數(shù)據(jù)通訊，可以有效抑制共模干擾。

本專利可以設(shè)置多個遠程IO模塊，對于不同情況的起重機可以靈活布置。遠程IO模塊主要采集傳感器、急停開關(guān)、門開關(guān)、重錘限位、超速開關(guān)等設(shè)備信息，傳感器、急停開關(guān)、門開關(guān)主要集中于起重機本體固定部分上，所以可以將這些信號采集到同樣遠程IO模塊中，本專利將這些信號采集在遠程IO-1模塊中。重錘限位、超速開關(guān)等設(shè)備主要在起重機的起升機構(gòu)，隨小車移動，而有的起重機有多個起升機構(gòu)和多個小車機構(gòu)，所以根據(jù)起重機不同，每個小車都設(shè)置一個遠程IO模塊，這樣就可能有多個設(shè)置于小車上的遠程IO，用于采集現(xiàn)場的重錘限位、超速開關(guān)等設(shè)備的信息。

如圖2本專利主控模塊的結(jié)構(gòu)圖，本專利對CPU外擴了IO模塊、RS232接口、RS-485接口、SD卡模塊、EEPROM模塊、PT100溫度檢測模塊、煙霧探測模塊。RS232接口作為外部配置接口使用，連接PC機通過超級終端可以對本設(shè)備進行參數(shù)配置。RS-485接口連接其他遠程IO模塊采用RS-485方式進行數(shù)據(jù)交換。SD卡模塊保存數(shù)據(jù)信息，主要包括CPU對采集到的信息進行匯總、分析、統(tǒng)計，并根據(jù)起重機運行的特性，做出的維護計劃報表，對所有輸入設(shè)備進行總體條 件分析，得出不安全的因素、可能出現(xiàn)危險信息等數(shù)據(jù)匯總的報表等。EEPROM模塊用于保存參數(shù)設(shè)置信息。PT100溫度檢測模塊和煙霧探測模塊可以檢測區(qū)域溫度，做出高溫報警，配合煙霧探測模塊還可以做出火災報警。IO模塊負責控制輸出繼電器動作，同時也可以控制報警指示燈的顯示，另外也可以采集本地附近的輸入信號。

圖3是本專利遠程IO設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。包括擴展CPU、IO模塊、RS-485接口、PT100溫度檢測模塊、煙霧探測模塊。遠程IO模塊同樣具有CPU，CPU不僅是為了實現(xiàn)與主控制器的通訊，同時也具有將本地數(shù)據(jù)進行換算、轉(zhuǎn)化的功能，可以降低主控制器CPU的工作負荷，同時也可以將一些報警信息本地化，可以不用主控制器參與，將本地采集的一些信號進行匯總分析，直接作出最終結(jié)果，匯總給主控制器。有效減少主控制器的運算量。IO模塊可以連接限位開關(guān)、傳感器等輸入設(shè)備。RS-485接口連接主控制器，實現(xiàn)與主控制器間的數(shù)據(jù)交換。PT100溫度檢測模塊和煙霧探測模塊可以檢測區(qū)域溫度，做出高溫報警，配合煙霧探測模塊還可以做出火災報警。