湖北特种设备检验检测研究院恩施分院 湖北恩施 445000
摘要：在我国进入21世纪的新时期，经济在快速发展，社会在不断进步，随着我国制造业向工业4．0发展，沿海地区制造业工厂纷纷引进了MES系统。桥式起重机在我国制造业中占有非常重要地位，市场客户对江西工埠机械有限公司有越来越多的远程数据监控方面要求。本文主要介绍在．NETFramework4．5环境下，通过C#编写上位机程序，读取/写入西门子S7-200SMAＲTPLC的内部V区寄存器数据，实现远程监控桥式起重机运行数据和状态目的。并且一台PC电脑监控多台起重机，从而搭建起重机MES系统。
关键词：工业4．0；MES系统；C#上位机；PLC；数据监控
引言
通用桥式起重机是目前应用极为广泛的起重机械，主要由主梁、端梁、小车以及电器4大部分组成，由箱型截面的主梁和端梁以及走台、栏杆、操作室组成的桥梁是起重机的主要承载体。起升机构是由电动机、减速器、卷筒组以及钢丝绳、滑轮组、吊钩组等部件组成，在电动机产生的驱动力的作用下，吊钩上升或下降，被吊的重物随之上升或下降。在用通用桥式起重机械应进行日常维护保养，重点是对主要受力结构件、安全保护装置、工作机构、操纵机构、电器（液压）控制系统等进行清洁、润滑、检查、调整、更换易损件和失效的零部件。
1桥式起重机的桥架
1）冶金桥式起重机桥架冶金桥式起重机是大型起重设备，广泛使用于钢铁企业中。起重量为一百吨到五百吨左右。其桥架结构大型化，自重可以达到几百吨。最常用的桥架是由两主梁和两端梁组成。主梁两端支撑在运行台车上，端梁在台车之间，其两端与主梁连接，受力不大，主要起联系作用，端梁整根制作，为运输带来方便。根据主梁截面型式不同，桥架又可以分为几种形式：偏轨实腹箱型梁桥架，偏轨空腹箱型梁桥架，偏轨单腹板析架式桥架。这三种桥架都是冶金起重机常用的结构型式，是宽箱型梁，高宽比约为1泣.2左右，梁内空问大，可放置运行机构和电气设备，并省略走台，为制造、运输带来了方便。2）通用桥式起重机桥架通用桥式起重机的桥架型式分为单梁桥架和双梁桥架两种，本课题的研究对象，为双梁桥架。而双梁桥架中最为常见也是本课题所要研究的重点对象就是普通的箱型梁桥架，一般由两根箱型主梁和两根箱型端梁组成，主梁与端梁采用法兰连接的方式根据主梁和走台型式的不同，桥架的结构也不相同。常见的主梁和走台结构截面型式有以下几种：中轨箱型梁桥架，小车轨道中心线与箱型梁截面中心线重合。预应力箱型梁桥架，它是在主梁受拉翼缘板附近加设强度预拉钢索或钢筋，以提高梁的承载能力。半偏轨箱型梁桥架，小车轨道中心线位于主梁截面中心线与腹板中心线之间，上盖板的局部应力状态好于中轨梁。偏轨箱型梁桥架，小车轨道中心线与腹板中心线重合，主腹板帮助受力。此外还有三角形截面桥架、四析架桥架等等。在这些截面型式之中，我们最多接触，也是最多讨论的有三种（，o.①中轨箱型梁桥架②半偏轨箱型梁桥架③全偏轨箱型梁桥架。
2通用桥式起重机MES系统应用
2.1PC软件UI设计
起重机MES系统通过采集制动器、电机、行程开关的各月份使用情况，帮助客户有针对性的制定各月保养计划，减少生产时停工停产状况发生。所以通过C#编写的winform窗体程序需要涵盖大量信息，添加tabControl控件将MES页面进行分页，目前设置为“运转监控”页面和“图表显示”页面。“运转监控”页面主要显示车间起重机的连线状态、运行状态、运行时间、故障次数、IP地址等信息，从而方便技术员或工厂领导一目了然的了解车间解车间所有起重机的状况，出现故障时可以快速到达现场。添加groupbox控件划分各台起重机的数据显示区域，设备信息通过标签控件label进行显示。“图表显示”页面主要显示选取的一台起重机的详细信息，信息包括制动器各个月份的使用频率，此台起重机各个部件故障报警占比。
通过这些信息，技术员可以针对特殊月份制定保养计划。记录各台起重机的频繁故障报警部件，联合专家查找真因。添加chart控件对制动器各月的使用次数进行监控，将控件的Series成员下的Series1的属性ChartType设置为“Column”（柱形图显示）。设置各月份使用次数超过1000次时显示为红色，提醒技术员尽快进行维护保养动作。添加chart控件对设备故障次数进行监控，将控件的Series成员下的Series1的属性ChartType设置为“Pie”（饼图显示）。技术员和专业人员通过此饼图可以直观的了解该起重机哪个部件频繁故障，从而制定有针对性的保养和维修计划。
2.2电气控制模式
一般通用桥式起重机，会运用接触器、继电器实施设备控制。在进行控制器布置时，左手主要命令前后动作对主钩上下运行进行控制，共设有3~5个控制挡位，而右手负责主钩、副钩控制，同样设有3~5个挡位。同时会在左手位置设置大车、小车运行控制，主令前后动作对小车前后运行实施控制，共设有5个挡位，而大车运行控制主要以左右运行控制为主，设有5个控制挡位。在驾驶室内，设有照明开关、总空气断路器以及36V低压风扇等设备，联动台上设有控制电源指示灯、钥匙开关以及启动按钮等设备。通用起重机安全保护措施较为完整，会通过对继电器的运用，完成对回路的有效控制，但却无法展开故障信息实时记录与历史信息查询，需要完善。
2.3小车架的设计
小车架主要由2根端梁、上滑轮梁和2根连接梁组成。2根端梁和2根连接梁通过焊接组成一个框架结构，上滑轮安装在小车架端梁上。这种布置方式的优点有：①上滑轮梁和端梁的受力情况可以简化为简支梁的受力情况，这种结构形式既保证了小车４轮在任何正常工况下都能与钢轨接触，又降低了车架的制造精度要求；②卷筒处设计无车架体，减轻了小车架的质量，降低了小车高。
2.4PLC梯形图编程
PC上位机要显示起重机的状态信息，则必须保证PLC将正确数据写入V区寄存器中，以供PC读取。MES系统显示起重机的连接状态，需要PLC提供心跳信号，梯形图逻辑将VB3000间隔1S时间写1和写0，若MES系统识别VB3000超时未有变化，则认为此台起重机掉线，分析其为断电或网线故障。起重机各部件使用一次，则在该部件对应寄存器使用次数增加一次。同理，各部件故障一次，则对应寄存器故障次数增加一次。使用西门子PLC的ADD_DI加法双精度整数指令，将所需要监控的部件进行监控。起重机各部件动作由PLC的Q输出点驱动继电器控制其对应动作，所以每使用一次则通过该Q输出点的上升沿指令输出，触发对应寄存器地址数据加1。
结语
鉴于桥式起重机在工业生产中所发挥的重要作用，有关部门应进一步加强对起重机设备运行与安全监控方式方法的研究力度。要在对通用桥式起重机基本情况展开全面分析的前提下，结合设备使用需要以及相应规范标准，设计出针对性较强的起重机安全监控系统，进而通过对该系统的合理运用，实现对起重机使用的智能化安全监管模式，确保设备运行全过程稳定性以及安全性，以将起重机所具有的各项功能充分发挥到工业生产之中，进而实现理想化设备运用模式。
参考文献：
［1］GB/T3811-2008起重机设计规范［S］．
［2］陈立定，吴香玉，苏开才．电气控制与可编程控制器［M］．广州：华南理工大学出版社，2004．
［3］［美］克里斯芬．内格尔（ChristianNagel）C#高级编程［M］．北京：清华大学出版社，2019（第11版）．
［4］陈中瑾．制造执行系统mes的研究与开发［D］湖南工业大学，2011．