專利名稱：起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)及方法，它屬于一種對起重機設(shè)備 運行過程中的狀態(tài)能進(jìn)行實時監(jiān)測的系統(tǒng)及方法。
技術(shù)背景目前，傳統(tǒng)的起重機從無監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到今天的有監(jiān)控系統(tǒng)，使設(shè)備更 好的滿足運行的需求，增強了安全性。但現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)只是對起重機的重要 部件進(jìn)行了監(jiān)控，因此，無法對起重機進(jìn)行綜合監(jiān)控，提供全面的故障分析和 記錄，延長了維修時間，降低了使用效率。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的起重機存在的無法進(jìn)行綜合監(jiān)控、故障維修 時間長的技術(shù)難點并提供一種能對起重機進(jìn)行綜合監(jiān)控、分析判斷故障準(zhǔn)確的 起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)及方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)難點而采用的技術(shù)方案是起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)， 它包括以下部件1) 用于采集起重機部件運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的若干個開關(guān)量信號采集器，該開 關(guān)量信號采集器裝在起重機各個機構(gòu)的限位開關(guān)中，若干個開關(guān)量信號采集器 與可編程控制器(PLC)的數(shù)字量輸入/輸出模塊連接；2) 用于采集起重機模擬量信號的模擬量信號采集設(shè)備，該模擬量信號采 集設(shè)備裝在起重機的電氣梁內(nèi)，用來檢測電氣梁的溫度，模擬量信號采集設(shè)備 與可編程控制器(PLC)的模擬信號輸入模塊相連接；3) 對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分析的可編程控制器(PLC)，該可編程控制器(PLC)通過總線電纜(Profibus-DP)與人機界面連接；4) 能顯示起重機部件運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)的人機界面，該人機界面通過總線 電纜(Profibus-DP)與可編程控制器(PLC)連接；5) 連接可編程控制器(PLC)和人機界面的總線電纜(Profibus-DP),主 要用于通訊連接和數(shù)據(jù)傳送；6) 用于位置監(jiān)測的絕對值編碼器，該編碼器安裝在起重機的巻筒軸上和 運行機構(gòu)的車輪軸上，編碼器通過總線電纜(Profibus-DP)與可編程控制器(PLC)的中央處理器(CPU315)連接。所述可編程控制器(PLC)由中央處理器(CPU315)、若干個數(shù)字量輸入 /輸出模塊和模擬量輸入模塊組成，若干個數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬信號輸 入模塊與中央處理器(CPU315)的背板總線相連接；以便將采集的起重機信 息傳送給中央處理器(CPU315)，中央處理器(CPU315)將采集的起重機各 個機構(gòu)的數(shù)字信號和模擬信號處理后通過總線電纜傳輸?shù)饺藱C界面。所述人機界面為工業(yè)計算機、觸摸屏(HMI)、工業(yè)用觸摸屏(TP)或操 作面板(OP)。實現(xiàn)上述起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)的方法，它包括下列步驟1) 采集起重機部件運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；2) 對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；3) 將分類和分析后的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行實時狀態(tài)顯示、保存運行數(shù)據(jù)記錄、 三維動畫監(jiān)測和保存操作記錄；4) 查看實時狀態(tài)顯示的運行狀態(tài)，若運行狀態(tài)正常，則正常顯示；若運 行狀態(tài)不正常，則發(fā)出故障報警信號并保存故障記錄；5) 對保存的故障記錄、保存的運行數(shù)據(jù)記錄和保存的操作記錄進(jìn)行實時查詢。由于本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，能及時了解和掌握起重機設(shè)備運行過 程中的狀態(tài)，使起重機的應(yīng)用更加人性化，為設(shè)備的操作人員和維護人員提供 了友好的界面，能夠?qū)崟r在線監(jiān)控其運行狀態(tài)，進(jìn)而確定其是否正常，以便早 期發(fā)現(xiàn)故障、查明故障原因，在故障產(chǎn)生后盡快查明故障原因和排除故障，縮 短了設(shè)備的故障維修時間，最大限度的提高起重機的使用效率，以此提高生產(chǎn) 效益。同時為分析計算起重機的剩余壽命提供了有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此，與背 景技術(shù)相比，本發(fā)明具有能對起重機迸行綜合監(jiān)控、分析判斷故障準(zhǔn)確、故障 維修時間短和起重機的使用效率高等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框示意圖； 圖2是本發(fā)明編程流程方框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，本實施例中的起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)，它包括以下部件1) 用于采集起重機部件運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的若干個開關(guān)量信號采集器(限位 開關(guān)LX33-12) 4，該開關(guān)量信號采集器4裝在起重機各個機構(gòu)的限位開關(guān)中， 若千個開關(guān)量信號采集器4與可編程控制器(PLC)的數(shù)字量輸入/輸出模塊2 連接；2) 用于采集起重機模擬量信號的模擬量信號采集設(shè)備(采集電流、電壓 信號等)5，該模擬量信號采集設(shè)備5裝在起重機的電氣梁內(nèi)，用來檢測電氣 梁的溫度，模擬量信號采集設(shè)備5與可編程控制器(PLC)的模擬信號輸入模 塊3相連接；3) 對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分析的可編程控制器'(PLC)，該可編程控制 器(PLC)通過總線電纜(Profibus-DP) 8與觸摸屏(HMI) 9連接；4) 能顯示起重機部件運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)的觸摸屏(HMI)9，該觸摸屏(HMI) 9通過總線電纜(Profibus-DP) 8與可編程控制器(PLC)連接；5) 連接可編程控制器(PLC)和觸摸屏(HMI) 9的總線電纜(Profibus-DP) 8,主要用于通訊連接和數(shù)據(jù)傳送；6) 用于位置監(jiān)測的絕對值編碼器(PVM58-1213) 6，該編碼器6安裝在 起重機的巻筒軸上和運行機構(gòu)的車輪軸上，編碼器6通過總線電纜(Profibus-DP) 8與可編程控制器(PLC)的中央處理器(CPU315) 1連接。 所述可編程控制器(PLC )由中央處理器(CPU315 ) (6ES7315-2AG10-0AB0 ) 1、 若干個數(shù)字量輸入/輸出模塊 (6ES7321-1BHY02-0AA0/6ES7322-1BH01-0AA0 ) 2和模擬量輸入模塊 (6ES7331-7KP02-0AB0) 3組成，若干個數(shù)字量輸入/輸出模塊2、模擬信號 輸入模塊3與中央處理器(CPU315) 1的背板總線7相連接，以便將采集的 起重機信息傳送給中央處理器(CPU315) 1，中央處理器(CPU315) l將采 集的起重機各個機構(gòu)運行狀態(tài)的數(shù)字信號和模擬信號處理后通過總線電纜 (Profibus-DP) 8傳輸?shù)接|摸屏(HMI) 9。上述實施例中的觸摸屏9 (HMD可以由工業(yè)計算機(PC)、工業(yè)用觸摸 屏(TP)或者操作面板(OP)來實現(xiàn)。如圖2所示，實現(xiàn)上述起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)的方法，它包括下列步驟1) 采集起重機部件運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；2) 對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；3) 將分類和分析后的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行實時狀態(tài)顯示、保存運行數(shù)據(jù)記錄、三維動畫監(jiān)測和保存操作記錄；4) 查看實時狀態(tài)顯示的運行狀態(tài)，若運行狀態(tài)正常，則正常顯示；若運 行狀態(tài)不正常，則發(fā)出故障報警信號并保存故障記錄；5) 對保存的故障記錄、保存的運行數(shù)據(jù)記錄和保存的操作記錄進(jìn)行實吋 查詢。本發(fā)明的主要功能有1) 綜合監(jiān)測在此狀態(tài)下可以實時在線監(jiān)控起重機各個機構(gòu)的運行狀態(tài) 信息。按起重機的機構(gòu)劃分畫面，包括供電電源、±起升、副起升、大車運行、 小車運行等機構(gòu)，把每一個機構(gòu)的運行狀態(tài)監(jiān)視點顯示出來，內(nèi)容包含限位開 關(guān)，電機過熱、超速、超載，制動器動作狀態(tài)，傳動裝置檢測等信息，狀態(tài)正 常顯示為綠色、故障為紅色、報警為黃色。當(dāng)某個機構(gòu)不能動作時，打開相應(yīng) 的機構(gòu)監(jiān)測畫面，能夠直觀地反應(yīng)出該機構(gòu)當(dāng)前的運行狀態(tài)信息，是否正常一 目了然。正常運行時顯示正常，故障時立即報警，且無論在哪一個畫面下，報警或 故障對話框立即彈跳出來以準(zhǔn)確指明故障位置、原因。此面板實時顯示PLC 運行狀態(tài)下的故障或報警信息，以便及時提醒操作人員或維護人員對設(shè)備進(jìn)行 維修處理。2) 操作記錄在此畫面將顯示操作人員對起重機設(shè)備的詳細(xì)操作過程。 以査看操作人員是否有違規(guī)操作。當(dāng)發(fā)生故障時可根據(jù)操作記錄來診斷故障原 因。3) 報警記錄當(dāng)發(fā)生故障或報警時，在此可以歸檔。根據(jù)采集周期時間 的不同可以存儲報警或故障信息的時間不同， 一般可存儲2周左右，即記錄起 重機的歷史故障與報警。維修人員可以通過此記錄調(diào)出查閱，作出診斷決策,以方便對起重機的維修和維護。也可打印故障和報警清單和日志。4) 各機構(gòu)運行情況在此板塊，可實時顯示出起重機各個機構(gòu)的一些參 數(shù)數(shù)據(jù)，如各個機構(gòu)運行狀態(tài)下的電壓、電流、頻率、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，這些參數(shù) 值是從PLC中取出的實際值，以方便觀察起重機的運行的詳細(xì)情況。通過記 錄起重機在滿負(fù)載情況下運行的時間周期，能夠確定該起重機實際的工作級 別，進(jìn)而分析估算它的剩余壽命，提醒用戶需要維修或更換元器件，達(dá)到安全 使用設(shè)備的目的。5) 變量、曲線監(jiān)控在此板塊中，所有起重機的相關(guān)變量被以數(shù)據(jù)和曲 線形式來顯示， 一目了然的方便調(diào)試人員觀察，以便更好的來調(diào)試該起重機的 各個性能達(dá)到最佳狀態(tài)。同時可幫助維修人員進(jìn)行診斷起重機的故障發(fā)生的原 因。6) 三維動畫在屏幕上直觀反應(yīng)出起升機構(gòu)、大車運行、小車運行機構(gòu) 的當(dāng)前位置，并跟隨機構(gòu)的運行而動態(tài)顯示。7) PLC的故障顯示如果PLC系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障，比如數(shù)字量模塊故障、 24V電源故障、總線通訊故障等等，都會在HMI報出詳細(xì)故障信息。
權(quán)利要求
1、一種起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是它包括以下部件1)用于采集起重機部件運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的若干個開關(guān)量信號采集器，該開關(guān)量信號采集器裝在起重機各個機構(gòu)的限位開關(guān)中，若干個開關(guān)量信號采集器與可編程控制器(PLC)的數(shù)字量輸入/輸出模塊連接；2)用于采集起重機模擬量信號的模擬量信號采集設(shè)備，該模擬量信號采集設(shè)備裝在起重機的電氣梁內(nèi)，用來檢測電氣梁的溫度，模擬量信號采集設(shè)備與可編程控制器(PLC)的模擬信號輸入模塊相連接；3)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分析的可編程控制器(PLC)，該可編程控制器(PLC)通過總線電纜(Profibus-DP)與人機界面連接；4)能顯示起重機部件運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)的人機界面，該人機界面通過總線電纜(Profibus-DP)與可編程控制器(PLC)連接；5)連接可編程控制器(PLC)和人機界面的總線電纜(Profibus-DP)，主要用于通訊連接和數(shù)據(jù)傳送；6)用于位置監(jiān)測的絕對值編碼器，該編碼器安裝在起重機的卷筒軸上和運行機構(gòu)的車輪軸上，編碼器通過總線電纜(Profibus-DP)與可編程控制器(PLC)的中央處理器(CPU315)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述可編程 控制器(PLC)由中央處理器(CPU315)、若干個數(shù)字量輸入/輸出模塊和模 擬量輸入模塊組成，若干個數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬信號輸入模塊與中央 處理器(CPU315)的背板總線相連接；以便將采集到的起重機運行狀態(tài)信息 傳送給中央處理器(CPU315)，中央處理器(CPU315)將采集的起重機各個 機構(gòu)的數(shù)字信號和模擬信號處理后通過總線電纜傳輸?shù)饺藱C界面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述人 機界面為工業(yè)計算機、觸摸屏(HMI)、工業(yè)用觸摸屏(TP)或操作面板(OP)。
4、 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)的方法，其特征是 它包括下列步驟(1) 采集起重機部件運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；(2) 對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；(3) 將分類和分析后的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行實時狀態(tài)顯示、保存運行數(shù)據(jù)記錄、三維動畫監(jiān)測和保存操作記錄；(4) 查看實時狀態(tài)顯示的運行狀態(tài)，若運行狀態(tài)正常，則正常顯示；若運 行狀態(tài)不正常，則發(fā)出故障報警信號并保存故障記錄；(5) 對保存的故障記錄、保存的運行數(shù)據(jù)記錄和保存的操作記錄進(jìn)行實時 査詢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)及方法，它屬于一種對起重機設(shè)備運行過程中的狀態(tài)能進(jìn)行實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法。本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有的起重機存在的無法進(jìn)行綜合監(jiān)控、故障維修時間長的技術(shù)難點。本發(fā)明的技術(shù)方案是起重機綜合監(jiān)測系統(tǒng)，它包括以下部件1)用于采集起重機部件運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的若干個開關(guān)量信號采集器，2)用于采集起重機模擬量信號的模擬量信號采集設(shè)備，3)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分析的可編程控制器，4)能顯示起重機部件運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)的工業(yè)計算機或觸摸屏，5)連接可編程控制器和觸摸屏的總線電纜，6)用于位置監(jiān)測的絕對值編碼器。本發(fā)明具有能對起重機進(jìn)行綜合監(jiān)控和分析判斷故障準(zhǔn)確等優(yōu)點。
文檔編號B66C13/00GK101224854SQ200810054548
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者劉秀苗 申請人:太原重工股份有限公司