门座式起重机是码头船厂不可或缺的作业工具，其地位极其重要，并且门座式起重机价格昂贵，制造周期较长，安装调试也比较耗费时间和人力，一旦发生安全事故，不仅会造成重大的经济损失，严重影响工期，并且会对现场的施工人员生命安全造成重大威胁。因此门座式起重机安全监控管理系统就应用就显得格外重要，对门座式起重机安全监控管理系统的技术改良和改造也是重中之重。

我们以60t门座式起重机为例，参照国家 GB/T 28264—2012《起重机安全监控管理系统》标准的要求，针对原有的安全监控系统所存在的问题提出合理改造方案。

60 t门座式起重机是由大车行走机构、起升机构、变 幅机构、旋转机构组成。起重机由岸电箱提供380 V交流电电源，进线采用地沟滑触线至总受电柜，一路经总受电柜送至下部行走机构，一路由总受电柜经中心滑环分配到上部机房控制箱。起重机控制系统采用欧姆龙PLC（Programmable Logic Con－troller，可编程逻辑控制器）控制系统，由PLC控制器、I/O 模块、交流变频器、变频电机、触摸屏显示器以及各类型的开关装置构成的集散式控制驱动系统。驾驶员通过司机室的联动台对起重机的动作进行控制，而所有控制及故障报警信号都是经过PLC进行处理和发出，以实现所要求的各种动作。在司机室设有触摸屏显示器，通过驾驶员的选择可以显示起重机及各主要机构的运行状态和所发生的故障。起重机安全监控系统是对起重机械工作过程进行监控，能够对重要运行参数和安全状态进行记录并管理的系统，它是由硬件和软件组成。60 t门座式起重机原安全监制系统由PLC控制器、触摸屏显示器和相应的软件系统组成，该系统仅仅能从PLC 控制器提取一些开关量进行监控，而对于起升高度、风速、旋转角度等一些模拟量数据却不能有效监控。60 t门座式起重机原监控系统仅有一些开关量监控，缺少一些模拟量的监控，同时监控系统功能也不完全，缺少对历史数据的查询储存功能、工作时间查询统计功能、故障报警统计等等功能。通过与最新的安全监控系统规范对比，门座式起重机还缺少的参数见表1。

由于60 t门座式起重机采用的是PLC控制器控制整车动作，将最大化利用原控制系统的电气硬件，将在满足达到国家安全监控要求的基础上，保持最小的改动。根据对起重机原安全监控系统的分析，决定分2步来实现此次改造。

（1）从PLC控制器提取能监控到的参数，直接通信到驾驶室的主机上。

（2）对于缺少的监控参数，将另外安装采集设备进行采集， 最后通信到驾驶室主机上。驾驶室的主机采用 10.4 英寸液晶显示屏，该主机是集显示器和处理器一起的一体化机，只要将相关的监控参数连接到该主机上，主机可以进行计算、分析、储存和显示，满足国家的安全监控系统的要求。

门座式起重机PLC控制器选用的是OMRON CS1G - CPU42H 型号处理器，该PLC控制器是一个独立的集中控制器，如图1所示。大车控制信号和上部控制信号（起升控制、变幅控制、旋转控制）都是直接将信号接入主PLC控制器，而不是通过分布式PLC采集的，所以，直接从主PLC加装一块通信模块连接到监控系统主机上的，就可以将PLC控制器里面的参数提取出来，进行监控和显示。

门座式起重机安全监控管理系统要求对大车行走位置、起升高度、旋转角度、风速、起重量、起重力矩、相邻起重机距离等参数进行监控和显示，而这些参数原PLC没有采集，需要另外安装相关采集设备进行采集和传输。通过对60 t门座式起重机结构分析，起重机大车行走和上部电器房采用中心滑环进行通电连接，且中心滑环无备用滑环，大车行走需要采集的数据无法通过实线连接到上部电器房，如果更换中心滑环则工作量和投入都比较大。综合考虑，安全监控系统采用2.4 G频段的ZigBee（短距离无线传输技术）设备进行数据通信，ZigBee设备可已提供远距离达到2 km范围内的通信，可以将各种数据进行实时传输，传输速率达3000 M带宽，而且抗干扰能力强，保证了数据的稳定。安全监控管理系统通过安装各类传感器采集起重机的实时状态数据，如图2所示。大车行走位置和相邻起重机距离两个参 数均没有相应的采集装置，通过在大车行走安装位置编码器和激光测距装置，并将采集到的数据通过ZigBee模块发送给驾驶室的ZigBee协调器，ZigBee协调器在通过串口发送给主机，完成数据的采集。

ZigBee协调器与采集模块基本一样，主要区别在于协调器增加了串口转换电路，可以通过串口和上位机通信，协调器需要定时访问终端节点，收集采集到的原始数据，并通过串口发送给上位机。协调器要不停地对各个终端节点查询，上传数据，管理网路，是网络的核心。

60 t门座式起重机建造时就没有安装视频监控系统，故根据国家标准必须新装一套视频监控系统。起重机大车左右横梁上各装2个摄像头，用于监控4根轨道上的情况；起重机大臂吊钩上部安装1个8方向360°转动的高清摄像头，用于监控吊物时的情况；起重机驾驶室安装2个摄像头，监控左、右操作台的全景，用于监控驾驶员操作动作。视频监控系统的显示屏和视频服务器安装在驾驶室，供驾驶员实时察看。由于60 t门座式起重机上部和下部采用中心滑环通电连接，中心滑环已没有多余的环进行有线连接，所以大车4路视频信号只能采用无线方式传至视频服务器，具体的视频监控系统示意图如图3所示。

通过对60 t门座式起重机安全监控管理系统的改造，不仅从PLC控制器提取出了要监控的参数，还通过加装一些采集设备和通信设备，使新的安全监控管理系统达到了国标的要求，能够全方位保证起重机设备的安全运行，能够提供门座式起重机安全状态的实时预警和控制，是集精密测量、人工智能、自动控制等多种新技术于一体的信息管理系统。门座式起重机安全监控管理系统主界面可以清楚的显示所监控的参数，给驾驶员一个比较直观的显示。通过多重窗口和动态查看，只需点击鼠标就可以轻松地查看起重机的运行状态，进行参数监控，历史操作和故障查询，如图4和图5所示。

       技术改良和改造过后的门座式安全监控管理系统，实现了操作安全控制、危险临界报警、现场实时显示和数据记录保存等功能，完全符合GB/T 28264— 2012《起重机安全监控管理系统》的标准。新的安全监控管理系统还预留了远程模块接口，后续只需要加装远程无线传输定位模块，可以将起重机的安全监控管理系统接入互联网，工作人员和管理人员可以在办公室通过联网查看起重机的运行状态，实现远程监控。