摘要：為提高大型起重機(jī)械的安全管理水平，預(yù)防和減少起重機(jī)械重大事故發(fā)生，以S7—300系列可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC)為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用視窗控制中心(WindowsControlCenter，WinCC)組態(tài)軟件、VB、JAVAEE框架和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)(CraneManage—mentSystem，CMS)。該系統(tǒng)不僅對(duì)提高港口大型起重機(jī)的安全管理水平、預(yù)防和減少起重機(jī)重特大事故發(fā)生具有重要意義，也為起重機(jī)管理信息化打下了基礎(chǔ)。

0引言

門式起重機(jī)屬于大型起重機(jī)械的一種，具有場(chǎng)地利用率高、作業(yè)范圍大、適用面廣及通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，在港口貨場(chǎng)得到了廣泛使用，主要用于料場(chǎng)貨、港口散貨等貨物的裝卸。其金屬結(jié)構(gòu)像門形框架；承載主梁、下安裝有2條支腳，可直接在地面的軌道上行走；主梁兩端具有外伸懸臂梁。由于大型起重機(jī)械的安全生產(chǎn)形勢(shì)較為嚴(yán)峻，國(guó)家特種設(shè)備安全部門等相關(guān)機(jī)構(gòu)聯(lián)合制定了《大型起重機(jī)械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)施方案》，要求推動(dòng)大型起重機(jī)械監(jiān)控管理系統(tǒng)的使用工作，以提高大型起重機(jī)械的安全性能，進(jìn)而預(yù)防和減少起重機(jī)械重特大事故的發(fā)生。起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)(CraneManagementSystem，CMS)是一個(gè)綜合性系統(tǒng)，融合了自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、信息化、通信和檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，具有集設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)、故障檢測(cè)和預(yù)防、運(yùn)營(yíng)和管理等功能于一體的管理平臺(tái)。這里就起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行敘述。

1起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)以可編程邏輯控制器(ProgrammableLoicController，PLC)為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以服務(wù)器為數(shù)據(jù)管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，以視窗控制中心(WindowsControlCenter，WinCC)和WEB頁(yè)面為前端界面進(jìn)行信息展示和交互，對(duì)起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、處理和存儲(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)的全面監(jiān)控和管理。

1．1硬件架構(gòu)

起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1，其由本地LCMS系統(tǒng)和遠(yuǎn)程RCMS系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，二者之間通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

1)本地LCMS系統(tǒng)由信號(hào)采集PLC、LCMS客戶端、視頻系統(tǒng)、交換機(jī)及無(wú)線AP組成。LCMS中的信號(hào)采集PLC用于采集起重機(jī)的數(shù)據(jù)和信號(hào)；攝像機(jī)、編碼器和硬盤錄像機(jī)用于采集、存儲(chǔ)及傳輸視頻數(shù)據(jù)；LCMS客戶端用于監(jiān)控起重機(jī)的過(guò)程數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)與RCMS通信。

2)RCMS系統(tǒng)由RCMS客戶端、WEB／數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交換機(jī)及無(wú)線AP組成。RCMS客戶端用于管理各個(gè)LCMS客戶端的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地服務(wù)器，數(shù)據(jù)主要通過(guò)與LCMS端的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行同步來(lái)獲得；此外，服務(wù)器還提供WEB服務(wù)。

1．2 起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)

從軟件的邏輯架構(gòu)看，起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、數(shù)據(jù)通信層、業(yè)務(wù)邏輯層和應(yīng)用層，其中：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行CRUD(Create，Retrieve，Update，Delete)操作；數(shù)據(jù)訪問(wèn)層封裝了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的具體實(shí)現(xiàn)，為業(yè)務(wù)邏輯層訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層提供訪問(wèn)接口；數(shù)據(jù)通信層通過(guò)WinCC的通信組件與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；業(yè)務(wù)邏輯層封裝了CMS系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊，包含軌跡錄制、軌跡回放、視頻監(jiān)控、報(bào)警管理和設(shè)備管理；應(yīng)用層包含了WEB應(yīng)用組件。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)見(jiàn)圖2。

1．3起重機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)特點(diǎn)

起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)以西門子WinCC組態(tài)系統(tǒng)軟件為主框架，結(jié)合ActiveX數(shù)據(jù)對(duì)象(ActiveXDataObjects，ADO)和VB控件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，具備數(shù)據(jù)和狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史信息查詢、設(shè)備管理及報(bào)警管理等功能；其LCMS系統(tǒng)與RCMS系統(tǒng)間的故障和業(yè)務(wù)等信息具備實(shí)時(shí)一致性；同時(shí)，系統(tǒng)提供WEB服務(wù)，intranet用戶可通過(guò)瀏覽器查詢起重機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)及其運(yùn)行狀態(tài)。