隨著國民經濟的快速發展，起重機被廣泛使用在各個領域。由于起重機運行工況復雜，操作人員素質良莠不齊，指揮信號無法滿足大型起重機要求，因此迫切需要建立一套安全監控系統以滿足安全運行的需要。起重機安全監控系統主要通過監視、控制、管理等手段，實現操作安全控制、危險臨界報警、現場實時顯示和數據記錄保存等功能。組態軟件是用于工業現場數據采集和過程控制的專用軟件開發平臺，主要應用在工業控制系統的監控管理層。隨著計算機技術在工業控制系統中的不斷使用，組態軟件已經成為工業現場控制、企業信息化管理和遠程監控的重要實現手段。

一、起重機安全監控系統的總體設計要求

起重機安全監控系統要達到的總體設計要求如下：

（1）系統可靠性高

系統可靠性是該系統設計的最重要的環節。因為起重機屬于大型特種設備，其工作環境復雜多變且比較惡劣，起重機監控系統的設計必須能適應起重機的實際工作環境，而起重機在工業生產中往往承擔重要作用，其機械設備和電氣設備也都比較昂貴，所以必須避免出現由于監控系統的自身故障，而導致系統損壞和引起起重機故障和事故等嚴重后果的情況發生，所以，系統長期穩定運行的可靠性是該系統設計中首要考慮和最為重要的環節，包括系統方案設計、原理設計、元器件選型、系統裝配、軟件編程，系統調試，運行等多方面都會影響系統的可靠性，都需要綜合考慮。

（2）具備技術先進性

起重機監控技術采用了數據總線技術、計算機控制技術、網絡通訊技術以及多媒體控制技術等多學科知識，其硬件系統、軟件系統、通訊系統和信息處理等方面都體現了技術先進性。

（3）便于操作和使用

監控系統應提供清晰的畫面圖形顯示，便于操作人員在短時間內熟悉和掌握系統的操作和使用方法，降低對技術專業知識的要求，操作內容盡量簡單清晰，硬件系統的原基于組態軟件和無線網絡的起重機遠程監控系統的設計理設計應盡量簡潔明了，元器件排布和裝配必須合理，并配有清晰的信號指示，便于現場的維修和更換。

（4）系統具有可擴展性

監控系統應具有良好的可擴展行，并具有可升級性，適用不同的起重機和不同的監控需求，系統的硬件系統中應留有擴展的接口，便于擴展系統功能，軟件系統設計應遵循規范化、模塊化的原則，程序語言清晰明了，具有方便的可升級操作選項。

（5）成本合理

由于起重機是廣泛應用于工業現場的設備，大部分的造價成本都不是很高，所以起重機監控系統的成本要比較合理，在保證系統可靠性和功能實現的基礎上，應盡量降低系統的造價成本，以適應市場的需求，使產品更具有市場競爭力。

二、起重機安全監控系統的總體設計

本系統的設計主要分為現場數據采集和處理單元和監控系統主機兩個部分（如需實現遠程監控功能可添加無線通訊模塊）。數據采集和處理單元通過現場總線采集現場傳感器的數據，包括開關量、模擬量以及報警故障信息等，并將信息處理后發給監控主機。起重機監控主機運行監控軟件，通過組態軟件設計友好的人機界面，顯示起重機各個機構的實時運行數據以及故障信息，實現實時監控、數據存儲、數據回放、數據分析以及故障報警等功能。

三、硬件總體設計

本系統的硬件設計由數據采集和處理單元（PLC）和監控主機（工控機）組成（如下圖所示），其中數據采集和處理單元與起重機控制系統之間采用現場總線通訊，數據采集和處理單元和監控主機之間采用OPC數據通訊方式。其中，數據采集和處理單元可通過擴展RS485通訊模塊實現與無線通訊單元的數據通訊，從而實現遠程數據傳輸。

四、起重機監控系統的軟件總體設計

根據系統的設計要求和現場實際需求，本系統實現對門式起重機工作情況的監控，包括起重量監控、起升高度監控、運行行程監控、門限位監控、機構之間的運行連鎖監控、運行機構安全距離監控、超速保護監控、操作指令監控、工作時間監控、視頻監控、風速監控、電機監控等，以及各機構實時的動作狀態，系統故障的報警信息和設備運行維護數據，起重機監控系統軟件的總體功能設計框圖如下圖所示。

基于組態軟件設計的起重機安全監控系統結合了數據總線技術、計算機控制技術以及多媒體控制技術等多種先進技術，PLC控制系統通過現場總線采集起重機械結構和電控系統的各種傳感器數據和信息；監控主機通過組態軟件，實現起重機的圖形動態化監控、故障報警跟蹤、數據歷史記錄及查詢、數據趨勢曲線分析、運行維護數據統計和視頻監控等功能，從而大大提高了設備維護和管理效率，縮短設備停機時間。