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

本文以ＴＬＪ９００型架橋機為監(jiān)控對象，設(shè)計了一套基于ＧＰＲＳ無線網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要由機載可編程控制器（ＰＬＣ）、無線傳輸模塊ＧＰＲＳ?。模裕找约斑h程監(jiān)控中心的服務(wù)器等組成，通過無線傳輸終端ＧＰＲＳ?。模裕諏ⅲ校蹋貌杉臄?shù)據(jù)傳送到遠程監(jiān)控中心，從而可實現(xiàn)對架橋機遠程監(jiān)控。

架橋機安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容及測點分布

根據(jù)國家標準《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》（２０１１年５月征求意見稿）中針對架橋機的水平傳感器、垂直傳感器、水平度、支腿垂直度的具體要求，架橋機安全監(jiān)控系統(tǒng)以應變作為監(jiān)控內(nèi)容在架橋機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個應變傳感器，用于監(jiān)控應變值是否超出正常值或左右出現(xiàn)明顯不對稱現(xiàn)象，以此判斷架橋機結(jié)構(gòu)或起升機構(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個傾角傳感器，用于監(jiān)測前支腿是否垂直。

架橋機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

總體方案

本系統(tǒng)主要由三部分組成：ＰＬＣ、無線傳輸模塊ＧＰＲＳ?。模裕蘸瓦h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，在對架橋機架梁、過孔等作業(yè)實現(xiàn)控制的同時，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，并通過ＲＳ－２３２接口傳送給ＧＰＲＳ　ＤＴＵ模塊，經(jīng)由ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)透明傳輸至遠程監(jiān)控中心。

硬件設(shè)計

機載ＰＬＣ選用西門子Ｓ７－３００系列可編程邏輯控制器，在整個架橋過程中它主要負責主梁、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、前卷揚、后卷揚等架橋機各部分的監(jiān)控，同時將狀態(tài)信息發(fā)送給無線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ。圖２為ＰＬＣ的組成框圖，ＰＬＣ系統(tǒng)由１個主站和２個從站聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成，共擴展了８個數(shù)字量輸入模塊（ＳＭ３２１）、１個模擬量輸入模塊（ＳＭ３３１）和６個數(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現(xiàn)架橋機各機構(gòu)的監(jiān)控，模擬量輸入模塊主要用于采集架橋機鋼結(jié)構(gòu)應變和支腿傾角的模擬量信號。應變傳感器橋路輸出信號的動態(tài)范圍只有１０ｍＶ／Ｖ左右。

需配置應

變放大模塊用于將微弱信號變換到適于ＰＬＣ的標準輸入信號范圍。主站與從站通過擴展通訊模塊ＥＴ２００Ｍ，ＣＰ３４２－５）完成通訊過程，ＣＰＵ模塊（ＣＰＵ３１５－２ＤＰ）負責匯集、處理所有的數(shù)字量信號和模擬量信號，并通過ＲＳ－２３２接口與無線傳輸模塊ＧＰＲＳ　ＤＴＵ相連。