2018年02月21日 | 人机界面在塔吊领域应用案例

2018-02-21 来源：elecfans

该方案适用于各种臂式塔式起重机，当起重达到额定起重量或规定力矩值时以及靠近被保护区域时报警并自动实现相应动作。通过监控塔吊控制器的数据，实时采集塔吊运行数据保存到黑匣子，并通过3G模块将黑匣子数据传输到远程控制端。通过微控显示屏向操作人员准确地提供当前塔机的主要工作状态并增加了区域保护功能。

　　一、硬件组成

　　塔吊控制应用系统主要由人机界面、3G模块和塔吊控制器连接的单片机组成一个完整的控制系统。

　　其中人机界面选择WECON人机界面。它是市场上性价比最高的一款触摸屏，可以与市场上出现的各种PLC通讯，例如三菱、西门子、欧姆龙、艾默生等，还可以通过MODBUS跟单片机直接通讯，其编程方式简单易学，即使没有专业知识也能快速掌握。触摸屏的反应速度快，可以满足现场的较高要求。

　　二、应用背景

　　建筑施工现场推广的塔吊安全监控设备，其功能必须满足《关于推广和使用塔吊安全监控系统工作实施方案》中提出的相关要求，能够按照统一的网络接口和通信协议，将力矩、重量、高度、幅度、回转、风速、区域保护、碰撞等运行信息实时传输至塔吊安全监控平台，且报警误差不得大于5%，同时实现地面监控和远程监控。

　　塔吊在运行过程中，监控设备会对接近安全使用性能参数极限值时的操作行为发出报警提示信息，提示操作者向安全区域操作，达到降低安全生产事故的目的，并对违规行为进行统计，指导各部门设备管理人员对塔吊进行针对性管理，是设备安全运行的一种辅助手段。安装完毕后，对塔吊的机械限位和安全报警装置，严格按照塔吊安全使用性能要求进行调试。

　　黑匣子的介绍：

　　什么是塔机黑匣子：“黑匣子”是对“数据记录仪”一个通俗的叫法，它能把停止工作前的数据保存下来，供实验、事故分析之用。可以这样定义塔机黑匣子：它是一种对塔机的工作状况进行记录的设备，记录的数据可在需要的时候重新读出还原塔机的工作状况。

　　随着社会的发展，人们对安全的要求越来越高，意外事故所造成的损失也越来越大，于是人们为了全面分析事故的发生原因，有效预防事故的发生，将“黑匣子”技术引入了各个领域，出现了“船用黑匣子”、“汽车黑匣子”、“电梯黑匣子”以及我们今天见到的“塔机黑匣子”。

　　塔机黑匣子存在的意义：塔机黑匣子作为“黑匣子”的一个分支在继承了基本的数据记录功能的同时也有其自身的特点，就我国现生产销售的塔机黑匣子来说大多都附带有数据显示、限重限位功能，现在变成了操作人员有预见的事先处理，通过读取显示数据就能事先知道所起吊的货物是否是在额定吊重量内的，能够水平运送的最大幅度在哪个位置。可大幅降低超限作业的风险，延长塔机的大修周期。其二，塔机黑匣子记录的数据可以作为安全生产管理的有效依据，通过定期读取记录数据对频繁危险作业的人员进行安全教育，可起到防微杜渐的作用。

　　三、量身定做的方案

　　该应用案例可以分成三大块：

　　工作流程的监控：这是用来实时监控的主要部分；监控小车位置、挂钩位置等实时数据，和报警情况，如：左、右限位，远、近限位，力矩报警等实时信息。

　　调试流程：主要是用来初始化调试数据参数，如塔吊的倍率、小车位置、小车档位、回转角度、吊钩位置等。

　　黑匣子查询：实时采集数据，并将数据发送到远程监控端，用来分析数据。

　　3.1工作流程监控

　　在工作流程中，对数据进行实时监控。单片机将塔吊中挂钩高度，档位，回转角度等实时数据传输给人机界面。

　　3.2调试流程

　　调试界面包括：高度传感器校验及范围设定、重量传感器校验、小车传感器校验及范围设定、回转传感器校验及范围设定等。例如小车调试如下图：

　　3.3黑匣子查询

　　整个工程运行过程中会实时采集数据，存储到黑匣子内。并将数据发送到控制中心。

　　四、结论

　　通过客户反应，尽管在塔吊行业，现场灰尘多、干扰大、温度高等其他情况，WECON触摸屏完全可以适应这个行业。采用微控人机界面后，大大减少了塔吊操作的人力，提高了塔吊对小车和挂钩精确操作的要求，保证了设备的运行效率

人机界面塔吊领域

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