花嘉駿

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇 南京 210036）

為貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》（國發(fā)〔2010〕23號(hào)），國家質(zhì)檢總局于2011年先后下發(fā)了《大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)施方案》（國質(zhì)檢特聯(lián)〔2011〕137號(hào)）、《關(guān)于開展大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)前期示范試點(diǎn)工作的通知》（質(zhì)檢辦特聯(lián)〔2011〕1394號(hào)）和《關(guān)于做好大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)前期示范試點(diǎn)工作中試驗(yàn)驗(yàn)證工作的通知》（質(zhì)檢特函〔2011〕116號(hào)），并且在2012年頒布了GB/T 28264-2012 《起重機(jī)械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)。江蘇省特檢院做為造船門式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的試點(diǎn)驗(yàn)證單位，對國內(nèi)多臺(tái)大型造船門式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。筆者參加了型式試驗(yàn)驗(yàn)證活動(dòng)，下面就一些起 重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的問題進(jìn)行探討。

1 起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的定位

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28264-2012 《起重機(jī)械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》指出，“安全監(jiān)控系統(tǒng)是起重機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的一部分，非獨(dú)立產(chǎn)品”?？梢姡瑖以O(shè)想中的安全監(jiān)控系統(tǒng)不是傳統(tǒng)意義上的“安全部件”，如起重量限制器等，可以單獨(dú)采購安裝在起重機(jī)上。那起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)到底是什么？首先，要先了解什么是電氣控制系統(tǒng)。

1.1 電氣控制系統(tǒng)

圖1 起重機(jī)傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)框圖

傳統(tǒng)起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)簡單概括可以分為3大部分：控制單元、保護(hù)單元和信號(hào)單元。控制單元是電控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)接收外部控制指令、發(fā)布對電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)速及電氣制動(dòng)的控制指令；保護(hù)單元主要提供過載、短路、失壓等電氣保護(hù)功能；信號(hào)單元提供信號(hào)指示及警報(bào)信號(hào)，如電源指示燈、風(fēng)速報(bào)警等。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

對于起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，國標(biāo)GB/T 28264-2012 《起重機(jī)械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》按功能單元提出了要求：“系統(tǒng)應(yīng)由信息采集單元、信息處理單元、控制輸出單元、信息存儲(chǔ)單元、信息顯示單元和信息導(dǎo)出接口單元等組成。對于有遠(yuǎn)程監(jiān)控要求時(shí)，應(yīng)增加遠(yuǎn)程傳輸單元。”

對于1個(gè)具體的起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以分為硬件和軟件部分，簡化為3層結(jié)構(gòu)模型，即硬件層、系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用層（見圖2）。

圖2 層次結(jié)構(gòu)圖

圖3 起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方案一結(jié)構(gòu)圖

硬件層主要包括系統(tǒng)中所用到的PLC（或?qū)Ｓ眯酒?、各類傳感器、輸出控制裝置、工控機(jī)等硬件設(shè)備；系統(tǒng)內(nèi)核層主要包括各類硬件設(shè)備的軟件接口驅(qū)動(dòng)、處理指令等后臺(tái)運(yùn)行程序；應(yīng)用層主要包括各類應(yīng)用軟件，如組態(tài)顯示軟件和數(shù)據(jù)庫等。

1.2 實(shí)現(xiàn)方案

GB/T 28264-2012 《起重機(jī)械 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》要求“安全監(jiān)控系統(tǒng)是起重機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的一部分，非獨(dú)立產(chǎn)品”。那么起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)如何融入傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)，目前常見的方案如下：如圖3所示，在原有的電氣控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了安全監(jiān)控系統(tǒng)。安全監(jiān)控系統(tǒng)采集來自電動(dòng)機(jī)、控制單元、保護(hù)單元、信號(hào)單元、安全保護(hù)裝置的狀態(tài)信息以及儲(chǔ)存視頻信息，實(shí)現(xiàn)對起重機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)狀態(tài)的實(shí)時(shí)“監(jiān)視”。由于此方案中安全監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立于原有的控制單元，因此不能直接控制電動(dòng)機(jī)，只能在緊急情況下向控制單元發(fā)出指令，停止起重機(jī)的運(yùn)行，滿足GB/T 28264-2012第6.7.5條的要求。

該方案不涉及原有控制系統(tǒng)的調(diào)整，也能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，其優(yōu)點(diǎn)在于便于對舊起重機(jī)的改造，尤其是那些采用繼電-接觸器控制的中、小噸位起重機(jī)。國內(nèi)一些廠家研發(fā)的起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)往往是基于這個(gè)構(gòu)架，但存在與電氣控制系統(tǒng)結(jié)合不緊密的缺點(diǎn)，且不適用于已采用PLC控制的大型起重機(jī)械。

1.3 起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與安全保護(hù)裝置的關(guān)系

起重機(jī)的安全保護(hù)裝置是指起重量限制器、起升高度限制器、制動(dòng)器等。

首先，安全保護(hù)裝置是獨(dú)立的裝置，并不是電氣控制系統(tǒng)的一部分，但卻是起重機(jī)安全運(yùn)行不可或缺的。

其次，按照GB/T 28264-2012表1的要求，安全保護(hù)裝置都屬于“應(yīng)采集”信息采集源，即應(yīng)確保所有安全保護(hù)裝置都在監(jiān)控系統(tǒng)的“監(jiān)視”之下。

再者，能否對安全保護(hù)裝置有“控制”功能，如采用第一種方案，那么安全保護(hù)裝置直接接入控制單元，則安全監(jiān)控系統(tǒng)不能對其進(jìn)行任何控制。如采用第二種方案，監(jiān)控系統(tǒng)的信息處理單元以PLC為核心。而根據(jù)GB 5226.2-2002 《機(jī)械安全 機(jī)械電氣設(shè)備 第32部分：起重機(jī)械技術(shù)條件》規(guī)定，對于涉及安全停止功能的，最好采用硬件線路，如PLC要用于這些功能，則要采取措施，以預(yù)防PLC程序出現(xiàn)故障，導(dǎo)致安全保護(hù)功能失靈。因此，諸如起重量限制器和起升高度限制器等安全保護(hù)裝置最好直接接入安全回路。對于制動(dòng)器，則可控制其開閉。目前起重機(jī)廠在設(shè)計(jì)時(shí)往往采用雙線路冗余設(shè)計(jì)，即安全保護(hù)裝置的動(dòng)作開關(guān)，既接入安全回路，也接入PLC，實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的雙重保護(hù)。有的單位還會(huì)在監(jiān)控系統(tǒng)軟件中再設(shè)置一級(jí)軟限位，實(shí)現(xiàn)三重防護(hù)。

2 結(jié)束語

起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的出現(xiàn)，對起重機(jī)械的控制系統(tǒng)提出了新的要求。如何針對不同用途的起重機(jī)械進(jìn)一步完善其監(jiān)控管理的功能，使得起重機(jī)械的操作和使用管理更加方便、可靠和高效是業(yè)內(nèi)努力的方向。