新型塔式起重机智能化控制与管理系统研究潘宠
发表时间：2019-12-30T11:21:55.177Z 来源：《建筑模拟》2019年第36期作者：潘宠
[导读] 塔式起重机具有非常优良的性能，被广泛的应用于工业生产中，提高了生产效率，为企业带来了良好的经济效益。
为了进一步提高吊装的工作质量，可以将信息技术与吊装工作进行有机结合，提高塔式起重机的智能化程度，为吊装作业的顺利开展提供可靠保障。
本文对新型塔式起重机智能化控制与管理系统进行了比较深入的分析研究，有助于促进塔式起重机控制管理工作水平的不断提高，对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。
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摘要：塔式起重机具有非常优良的性能，被广泛的应用于工业生产中，提高了生产效率，为企业带来了良好的经济效益。
为了进一步提高吊装的工作质量，可以将信息技术与吊装工作进行有机结合，提高塔式起重机的智能化程度，为吊装作业的顺利开展提供可靠保障。
本文对新型塔式起重机智能化控制与管理系统进行了比较深入的分析研究，有助于促进塔式起重机控制管理工作水平的不断提高，对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。
关键词：塔式起重机；智能化；控制；管理
1 前言
新型塔式起重机被广泛的应用于吊装作业过程中，促进了工作效率的不断提高，但是由于在实际的吊装过程中存在大量的不可控因素，这就会给整个吊装作业带来不小的安全隐患。
为了进一步提高吊装作业的工作质量，并将各种不安全因素控制在合理的范围内，可以通过将信息技术运用于塔式起重机的控制管理工作中，能够提高新型塔式起重机的智能化程度，使塔机具备智能控制与管理功能，能自动实现塔机的自我保护，为塔式起重机的安全生产提供可靠保障。
2 塔机智能化控制与管理系统总体方案
塔机的智能化控制与管理系统在工作过程中，首先是智能集中控制器对塔机工作过程中所形成的各种指令、安全保护以及故障等信号进行收集记录，并进行科学合理的分析研究，再将分析结果进一步传输至各个控制模块；其次，相应的功能控制模块接收信号后，就能进一步实现安全保护、故障自我诊断、失速自动保护、数据存储、塔机间防碰撞以及卫星定位等功能。
为了能够对塔机的各项吊装工作进行智能化的控制和管理，将工作过程中的危险因素限制在合理的范围内，这就需要对塔机运行过程中的各种不同运行状态和危险信号进行实时的收集，再经过内置控制器对所收集的数据进行分析处理，并制定相应的控制措施，进而实现塔机起升、回转、变幅以及行走工作之间的相互配合，确保塔机的正常运行。
同时，还能通过显示器将塔机运行过程中的工作参数及时反馈至后台的技术人员，当塔机处于危险状态时，管理与控制系统能够自动切断电源，阻止危险行为的进行，进而能够很大程度上避免人为的误操作。
塔机工作过程中的所有运行数据和超载报警数据能够自动的存储在控制器中，并通过内置的GPRS将数据传输至远程的塔机管理者，管理者通过对数据进行系统全面的分析研究，就能全面掌握塔机的工作状态，并制定有针对性的措施，确保塔机的正常运行。
3 塔机智能化集成控制器
智能化集成控制器具有非常广泛的适应性，其工作的温度范围为-20℃～+60℃，能够适应大部分的工作环境要求，能够对塔机的起升、变幅、回转以及行走机构进行逻辑控制和故障自我诊断，为塔机各项工作的顺利实现提供可靠保障，其所具有的性能特点如下所示：（1）49路DI输入端口，具有非常强大的数据传输能力，能够为塔机工作过程中的逻辑信号的传输提供畅通的通道，其输入的规格为DC24V、5mA，每个DI所输入的阻抗为4.7Ω，采用了光藕式的隔离方式。
（2）28路DO输出端口，能够为塔机逻辑信号的输出提供畅通的通道，并且每个不同的数字输出点能够通过软件设置为常开或常闭触点，进而能够满足不同的传输需求。
（3）5路模拟量信号采集端口，能够对塔机工作过程中的状态参数进行实时的监测采集，例如，起升高度、幅度以及角度等，其工作所需要的输入电压为0～5V。
6路CAN通信接口，能够与转接盒进行有效的连接，主要用于各种传感器信号的采集存储，同时，还能在一定程度上提高信号的抗干扰性，确保信号的稳定传输。
（4）支持SD卡拓展接口，进而能够大大增加系统的数据存储量，并且还具有黑匣子功能，能够为塔机工作过程中的所有参数进行查询分析。
（5）能够将系统所监测的数据传输至外接的触摸屏上，进而方便工作人员对塔机工作数据的监控与分析。
（6）具有良好的可拓展性，能够进一步拓展接入到群塔的防碰模块，进而对塔机的整个工作过程进行科学合理的控制，对每个塔机的工作进行统筹规划、合理安排，避免塔群工作过程中的相互影响，提高塔机的工作效率。
（7）通过接入GPRS模块，能够将塔机运行过程中的各种数据，通过GSM通信传输至远程的电脑、移动设备以及手机等，实现对塔机的远程监控与控制。
（8）通过接入相应的GPS模块，能够对塔机工作过程中的各个设备位置进行定位跟踪，并对位置信息进行分析研究，为后续工作计划的制定提供科学合理的参考。
4 综合监视装置
综合监视模块具有良好的人机交互界面，操作人员能够通过其对塔机工作过程中的基本参数和极限参数进行有针对性的调整，进而能够确保塔机各项工作的顺利进行。
同时，还能对传感器所监测的塔机工作状态参数进行系统全面的分析研究，再借助人机交互界面所提供的各种虚拟仪表，采用图像、数据以及声光等多种方式展示塔机的工作状态，例如，起重力矩、起重量、幅度、回转角度以及起升高度等，并对该工作状态进行初步的判断，一旦发现超过设定值后，就能及时的进行报警，并采取相应的保护措施。
当塔机出现故障后，综合监视装置不仅能够采取相应的保护措施，并且其界面上的报警显示灯变为红色进行闪烁报警，提醒后台的操作人员，再通过其内置的故障查询功能对故障的类别进行准确的判断，进而能够实现塔机故障的自我诊断。
5 GPS/GPRS卫星定位和远程监控
GPRS模块能够将各种监视装置所监测到的塔机运行信息，通过GSM通信传输至远程的设备生产厂家和管理者处。
通过塔机运行过程中的各种数据信息，管理人员能够及时了解塔机整体的运行状态，并结合其工作特点指导操作人员快速的排除故障，确保塔机的正常运行。
GPS则能实时记录塔机工作过程中的实时位置、历史轨迹、维修记录以及商务信息等，并对所采集的数据进行收集整理和反馈，为塔机的生产厂家做好塔机管理、售后服务和市场调研等工作提供帮助，进而促进服务质量的进一步提高。
6 塔机防碰撞模块
碰撞事故在多塔机施工现场时有发生，不仅会影响正常的生产工作，而且还会带来严重的人身伤害和经济损失。
通过在多塔机工作现场中引入防碰撞模块，能够对塔机的工作状态进行实时的分析，并制定有针对性的防碰撞措施，进而避免塔机碰撞事故的发生。
其所采取的防碰撞策略如下所示：
（1）建立适合的坐标系，塔机位置取塔身中心点的平面坐标，按照施工场地的水平面基准，确定塔机和吊钩实际高度。
（2）确定塔机运行参数的取值范围和精度。
（3）对塔机的正反转方向进行科学合理的定义。
（4）确定防碰撞类型：区域防碰和塔机间防碰。
7 结语
总而言之，新型塔式起重机被广泛的应用于吊装作业中，但是在实际的吊装过程中存在非常多的不安全因素，为了确保塔机的安全平稳运行。
通过将信息技术与塔机操作进行有机结合，构建智能化控制与管理系统，进而能够提高塔机运行过程中的智能化程度，其通过对塔机的工作状态进行实时的监控，再对运行数据进行分析研究，就能对塔机的运行进行及时的调整，为塔机的安全运行提供可靠保障。
参考文献：
[1] 白文文. 塔式起重机的定位防摆控制[D]. 西安：西安理工大学，2019.
[2] 张锐. 基于机器视觉的塔式起重机控制策略研究[D]. 合肥：合肥工业大学，2019.
作者简介：姓名：潘宠，性别：男，籍贯：辽宁锦州人，民族：汉族，本科，毕业于沈阳建筑大学，现有职称：机械工程师。