進(jìn)行架橋機(jī)狀態(tài)監(jiān)控的必要性隨著高速鐵路與高速公路建設(shè)在我國(guó)的快速推進(jìn)，架橋機(jī)的使用日益頻繁，架橋機(jī)傾覆事故時(shí)有發(fā)生，架橋機(jī)脫軌、傾覆，往往造成機(jī)毀人亡的重大后果［１］。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》（２０１１年５月征求意見稿）中也提出了“對(duì)起重機(jī)械工作過程進(jìn)行監(jiān)控，并能夠?qū)χ匾\(yùn)行參數(shù)和安全狀態(tài)進(jìn)行記錄管理”的具體要求。因此，為保障架橋機(jī)安全運(yùn)行，有必要對(duì)架橋機(jī)的作業(yè)狀態(tài)實(shí)施有效的監(jiān)控，一方面可以將造成事故的隱患消除在萌生階段，另一方面可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程中影響安全性的重要特征參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，為設(shè)備安全運(yùn)行及再制造提供基礎(chǔ)資料。

本文以ＴＬＪ９００型架橋機(jī)為監(jiān)控對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套基于ＧＰＲＳ無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要由機(jī)載可編程控制器（ＰＬＣ）、無(wú)線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ以及遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的服務(wù)器等組成，通過無(wú)線傳輸終端ＧＰＲＳ　ＤＴＵ將ＰＬＣ采集的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)架橋機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

架橋機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)分布

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》（２０１１年５月征求意見稿）中針對(duì)架橋機(jī)的水平傳感器、垂直傳感器、水平度、支腿垂直度的具體要求，架橋機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)以應(yīng)變作為監(jiān)控內(nèi)容在架橋機(jī)的前支腿左和前支腿右、后支腿左和后支腿右、主梁左和主梁右等部位布置了６個(gè)應(yīng)變傳感器，用于監(jiān)控應(yīng)變值是否超出正常值或左右出現(xiàn)明顯不對(duì)稱現(xiàn)象，以此判斷架橋機(jī)結(jié)構(gòu)或起升機(jī)構(gòu)是否出現(xiàn)異常；以傾角作為監(jiān)控內(nèi)容在前支腿布置了１個(gè)傾角傳感器，用于監(jiān)測(cè)前支腿是否垂直。

架橋機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

總體方案

本系統(tǒng)主要由三部分組成：ＰＬＣ、無(wú)線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖１所示。其中ＰＬＣ安裝于架橋機(jī)控制柜中，主要由電源模塊、ＣＰＵ模塊、接口模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊等組成，在對(duì)架橋機(jī)架梁、過孔等作業(yè)實(shí)現(xiàn)控制的同時(shí)，將控制過程中所涉及到的相關(guān)狀態(tài)及安全信息記錄下來(lái)，并通過ＲＳ－２３２接口傳送給ＧＰＲＳ　ＤＴＵ模塊，經(jīng)由ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)透明傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

硬件設(shè)計(jì)

機(jī)載ＰＬＣ選用西門子Ｓ７－３００系列可編程邏輯控制器，在整個(gè)架橋過程中它主要負(fù)責(zé)主梁、前支腿、后支腿、輔助支腿、行走支腿、變頻器、前吊、后吊、前天車、后天車、前卷?yè)P(yáng)、后卷?yè)P(yáng)等架橋機(jī)各部分的監(jiān)控，同時(shí)將狀態(tài)信息發(fā)送給無(wú)線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ。圖２為ＰＬＣ的組成框圖，ＰＬＣ系統(tǒng)由１個(gè)主站和２個(gè)從站聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成，共擴(kuò)展了８?jìng)€(gè)數(shù)字量輸入模塊（ＳＭ３２１）、１個(gè)模擬量輸入模塊（ＳＭ３３１）和６個(gè)數(shù)字量輸出模塊（ＳＭ３２２）。其中數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊用于實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)各機(jī)構(gòu)的監(jiān)控，模擬量輸入模塊主要用于采集架橋機(jī)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)變和支腿傾角的模擬量信號(hào)。應(yīng)變傳感器橋路輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍只有１０ｍＶ／Ｖ左右。

需配置應(yīng)

變放大模塊用于將微弱信號(hào)變換到適于ＰＬＣ的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)范圍。主站與從站通過擴(kuò)展通訊模塊ＥＴ２００Ｍ，ＣＰ３４２－５）完成通訊過程，ＣＰＵ模塊（ＣＰＵ３１５－２ＤＰ）負(fù)責(zé)匯集、處理所有的數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)，并通過ＲＳ－２３２接口與無(wú)線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ相連。