前言
起重機是碼頭與港口的主要生產(chǎn)設備，起重設備的運行狀況是碼頭管理者時(shí)刻關(guān)心的大事。使用遠程監控技術(shù)可以有效地提高故障設備修復的工作效率。它能使設備的維護修理人員在故障發(fā)生的第一時(shí)間及時(shí)了解故障信息，而不論他所處的地點(diǎn)距離故障設備有多遠，這樣可以大大節約故障查找的時(shí)間。通過(guò)遠程監控技術(shù)甚至可以遠距離對設備進(jìn)行編程工作，這對某些緊急情況下，如備件不足時(shí)，需要對控制器進(jìn)行局部的程序修改時(shí)很有意義。
現代的遠程監控系統與過(guò)去相比性能上已有了很大的提高,它是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、電子技術(shù)、現代通訊技術(shù)、計算機軟件等的綜合運用。計算機遠程監控系統可以極大地提高人們的生產(chǎn)自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率,已經(jīng)被廣泛應用于許多行業(yè)和領(lǐng)域。
在互聯(lián)網(wǎng)誕生之前，遠程監控系統的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )大都使用公用電話(huà)網(wǎng)和一些專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )。無(wú)線(xiàn)傳輸受到地形和電臺的功率限制，遠距離難以實(shí)現；專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )覆蓋的區域范圍也有限，并且建立網(wǎng)絡(luò )所需的成本較高；公用電話(huà)網(wǎng)覆蓋的地區范圍雖大，但在跨省市或國家時(shí)所產(chǎn)生的高額長(cháng)途話(huà)費，使得監控成本過(guò)高，并且速度很慢。因此，一直以來(lái)，由于缺少一個(gè)覆蓋面廣、通信成本低且速度足夠快的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )而制約著(zhù)遠程監控系統在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展和應用�；ヂ�(lián)網(wǎng)的出現以及無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的進(jìn)步，為工業(yè)自動(dòng)化的遠程監控應用提供了堅實(shí)的基礎�；ヂ�(lián)網(wǎng)覆蓋面廣，幾乎覆蓋了世界的各個(gè)角落；通信成本低，不存在異地通信成本差異；速度較快，除了傳輸文本數據流之外，還可以同時(shí)傳輸音頻、視頻流數據，使遠程監控的內容更加豐富、使用更加方便。更重要的是，隨著(zhù)信息高速公路的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的潛力巨大，速度、可靠性和安全性將不斷提高。
項目分析
2．1 系統組成
2．1．1 終端數據采集器
負責采集各項數據，如起重量、起重力矩、小車(chē)幅度、吊鉤高度以及
回轉角度等。
2．1．2 無(wú)線(xiàn)通訊設備
由于起重本身結構設計相對嚴緊，如果采用有線(xiàn)來(lái)傳輸線(xiàn)數據的話(huà)，那將對起重機的正常工作帶影響。
鑒于采集器的接口和設備的工作環(huán)境等多種情況的要求，我們選擇廈門(mén)四信通訊有限公司的F2103 IP MODEM。采用RS-232/485接口、金屬外殼設計，它具有體積小、功耗低、配置使用簡(jiǎn)單、即插即用。支持主備數據通道、并行多數據通道，支持實(shí)時(shí)在線(xiàn)和按需在線(xiàn)多種工作方式，如定時(shí)上下線(xiàn)和設備喚醒，并且支持APN網(wǎng)絡(luò )接入等功能不僅可以保障數據安全可靠，還能讓客戶(hù)根據需傳輸節省資費。
2．1．3 系統控制中心
系統控制中心主要負責對數據的管理、存儲、分析以及下達各種控制指令或預警信息。
2．2 系統總結構
終端采集設備通過(guò)RS232/485線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)通訊設備連接，系統控制中心可以使用專(zhuān)線(xiàn)、ADSL等作為網(wǎng)絡(luò )接入方式。
無(wú)線(xiàn)通訊設備F2103通過(guò)GPRS/CDMA/WCDMA/EDGE/EBDO/TD-SCDMA等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入Internet，并與系統控制中心的服務(wù)器建立連接，為數據傳輸提供透明的傳輸通道。采集終端產(chǎn)生的各項數據通過(guò)RS232/485發(fā)送去 F2103，F2103就會(huì )將收到數據不做任何處地發(fā)送到控制中心的服務(wù)器主機。服務(wù)器主機收到終端的數據后對數據進(jìn)行綜合分析及判斷，并向終端設備發(fā)出控制指令，服務(wù)器主機發(fā)出的控制指令通過(guò)通道傳輸到F2103后，F2103通過(guò)串口送到采集終端，從而實(shí)現了數據雙向透明傳輸。
2．3 系統功能
該系統通過(guò)對塔機起重量傳感器、幅度傳感器、高度傳感器以及角度傳感器等輸出數據進(jìn)行分析處理，實(shí)現對系統工作時(shí)起重量、起重力矩、小車(chē)幅度、吊鉤高度以及回轉角度的實(shí)時(shí)監控，能自動(dòng)、可靠的保證塔機的工作始終處在該塔機起重性能曲線(xiàn)（或負荷特性表）所限制的范圍內，一旦探測到可能超載或超力矩時(shí)將先預警，直至報警并通過(guò)此塔機的控制系統來(lái)動(dòng)作，自動(dòng)限制這種操作的繼續，盡可能的避免因操作者的疏忽或判斷失誤而造成的安全事故，極大的保證了塔機的安全使用，同時(shí)該系統能夠實(shí)時(shí)記錄塔機作業(yè)中的危險工況，為事故的分析處理提供可靠的依據。
2．3．1 狀態(tài)監測
1）對起重機功能有重要影響的電氣參數以及所有基本元件的狀態(tài)進(jìn)行監測,并通過(guò)相對應的直觀(guān)圖表進(jìn)行顯示。
2）對整機的工作狀態(tài)(安全鎖、高壓供電狀況、低壓供電狀況、各機構工作狀態(tài)、外部工作環(huán)境如溫度、風(fēng)速等)進(jìn)行監控和顯示。
3）對起重機主要機構的工作狀態(tài)（位置、負載、速度、電壓、電流、頻率、運行方向、電機溫升制動(dòng)器、驅動(dòng)器、主要接觸器、檢測元件等）進(jìn)行監控和顯示。
2．3．2 故障診斷、分析
1）能夠顯示故障內容、時(shí)間、具體位置、解決方法并顯示相應幫助文檔。
2）能夠將控制線(xiàn)路、驅動(dòng)器PLC部分的故障位置、故障現象顯示到具體的故障點(diǎn)。
3）系統設有故障點(diǎn)保護功能，可存儲故障發(fā)生前后的有關(guān)波形圖，以作故障分析、排除、現象歸檔的依據。
4）系統能夠對歷史故障進(jìn)行分析、建立相關(guān)數據庫。產(chǎn)生的故障可直接調用歷史故障進(jìn)行比較排除。
5）系統能夠對電路圖和PLC程序進(jìn)行修改并歸檔保存。
2．3．3 預防維修
1）系統能夠對損耗部件和需要周期性保養的時(shí)間自動(dòng)記錄，并與各自規定的更換間隔和維護周期相比較，更換間隔和維護周期可自由調整系統在到達更新時(shí)間或維護周期時(shí)提醒用戶(hù)。
2）系統提供有足夠的存儲容量，可以自由的增加損耗部件和維護保養項目。
2．3．4作業(yè)統計
系統能夠分別按班次、日、周、月統計和查詢(xún)作業(yè)的次數、重量以及作業(yè)起始時(shí)間、等候時(shí)間、生產(chǎn)效率等。
三、項目架構實(shí)施方案
3．1 無(wú)線(xiàn)通訊設備F2103與采集終端連接
IP MODEM F2103支持RS232/385通訊接口，可通過(guò)RS232/485與采集終端連接。如下圖
3．2 數據控制中心服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )接入方式
3．2．1專(zhuān)線(xiàn)接入
中心采用APN專(zhuān)線(xiàn)， 所有終端都采用內網(wǎng)固定IP，客戶(hù)中心通過(guò)一條APN專(zhuān)線(xiàn)接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò )，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間建立GRE隧道。為客戶(hù)分配專(zhuān)用的APN，其他的用戶(hù)不得申請該APN。只有該專(zhuān)網(wǎng)內的SIM卡才能進(jìn)入該APN，防止其他非法用戶(hù)的進(jìn)入。用戶(hù)可以?xún)炔拷ADIUS服務(wù)器，以保證用戶(hù)內部安全。用戶(hù)在內部建立DHCP服務(wù)器（或在A(yíng)PN路由器內，啟用DHCP功能），為通過(guò)認證的用戶(hù)分配用戶(hù)內部地址。
此種方案無(wú)論實(shí)時(shí)性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下的最佳組網(wǎng)方式。
3．2．2 ADSL撥號連接（動(dòng)態(tài)公網(wǎng)IP地址）
控制中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的�？蛻�(hù)先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務(wù)器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規模應用。
3．2．3 通過(guò)固定公網(wǎng)IP連接
控制中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。此種方案先向INTERNET運營(yíng)商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。
3．2．4 數據中心軟件平臺構建
中心端軟件的構建有多種方式，對于傳入數據的方式的不同，我們提供不同的軟件來(lái)幫助客戶(hù)快速地實(shí)現中心端的數據接收和現場(chǎng)設備的管理。
目前四信提供三種方式的中心接口：
首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠(chǎng)家已經(jīng)集成了我們的驅動(dòng)了，可以直接配置使用；其次對于原本是讀串口的程序，提供一個(gè)虛擬串口軟（TCP2COM）；最后是對于想開(kāi)發(fā)自己獨有的數據中心軟件的客戶(hù)，會(huì )提供一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫及四信公司的數據中心軟件，不僅開(kāi)放源碼還全程協(xié)助客戶(hù)進(jìn)行自己數據中心軟件和功能的開(kāi)發(fā)�？蛻�(hù)可能通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫快速開(kāi)發(fā)一個(gè)靈活的、穩定的、功能齊全的終端管理和數據交互的中心軟件
四、方案特點(diǎn)
1 、傳輸模塊采用無(wú)線(xiàn)接入GPRS網(wǎng)絡(luò )，目前GPRS網(wǎng)絡(luò )在國內已經(jīng)運營(yíng)了十幾年，網(wǎng)絡(luò )穩定，技術(shù)成熟，覆蓋率廣。
2、傳輸模塊采用工業(yè)級設計，金屬外殼，外接電源DC 12V/500mA；通信電流：<250mA (12V);工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC;儲存溫度 -40~+85ºC;相對濕度 95%(無(wú)凝結);多重軟硬件看門(mén)狗設計。適用于起重機戶(hù)外工作環(huán)境。
3、傳輸模塊具有可靠的網(wǎng)絡(luò )連接、智能防掉線(xiàn)、支持在線(xiàn)檢測、在線(xiàn)維護、掉掉線(xiàn)自動(dòng)重拔，確保設備永遠在線(xiàn)，確保通信通道正常，為數據中心提供數據。
4、終端傳輸模塊支持多種激活方式，如語(yǔ)音電話(huà)、短信、數據等；終端設備故障或異常時(shí)，自動(dòng)發(fā)短信報警信息給維護人員。
5、傳輸模塊采用主備份中心與中心自動(dòng)恢復功能，并同時(shí)支持多中心并發(fā)功能（最多五個(gè)）。
6、方便控制，管理人員不需要親臨現場(chǎng)就可以對現場(chǎng)的設備進(jìn)行監視，完成參數的調整與設置，進(jìn)行有效的故障恢復等，大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節約了生產(chǎn)的人力資源。
7、及時(shí)響應，實(shí)時(shí)的遠程監控，可以對故障做出及時(shí)的響應，從而大大降低故障帶來(lái)的經(jīng)濟和其他方面的損失。
8、規范管理和操作，起重設備的運行作業(yè)過(guò)程全面監控是非常必要的，通過(guò)過(guò)程監測，可將機械作業(yè)的過(guò)程以數字方式全部記錄下來(lái)，從而既可以對操作人員進(jìn)行工作量考核提供真實(shí)的數據，也可以規范操作，對違章作業(yè)提供記錄信息，另一方面還可以監控設備的故障狀況，及時(shí)找出故障點(diǎn)，同時(shí)根據記錄查出故障原因。
9、四信可為客戶(hù)提供二次開(kāi)發(fā)包和多語(yǔ)言版本數據中心服務(wù)器軟件以便客戶(hù)的需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)；同時(shí)針對客戶(hù)的需求，提供多種技術(shù)支持，包括產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)方案設計、技術(shù)人員技術(shù)培訓、軟件開(kāi)發(fā)全程技術(shù)配合、設備現場(chǎng)調試技術(shù)支持等服務(wù)。
五、方案總結
起重機遠程監控系統對保障生產(chǎn)安全和方便生產(chǎn)管理具有重要的意義.設計一套先進(jìn)、方便實(shí)用的數字化遠程監控系統，對于實(shí)現人們的安全生產(chǎn)、提高監控質(zhì)量、實(shí)現科學(xué)有效的管理具有十分重要的意義。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
