随着国民经济的快速发展,起重机应用越来越广泛,因安全装置问题和控制问题而引发重大人员伤亡事故也逐年增加,起重机上的各类安全保护装置越来越重要。且起重机作业环境复杂,司机难以准确判断起重机的运行状态,传统的起重机安全装置已凸显其缺陷。因此,对起重机安全保护装置的研究,尤其是运行状态的安全监测与控制系统的开发有重大的实际意义。本设计针对水平小车式塔式起重机设计一个安全监测与控制系统,充分利用计算机、传感器和可编程逻辑控制器等方面的技术,开发了起重机多功能安全监测与控制系统。本系统具有自检、监测、控制、超限报警等常规功能,并且实现中文显示功能和用于记录历史工作数据的黑匣子功能。本系统以PLC作为安全监测与控制的核心,应用SIMATIC STEP7编程软件设计开发安全监测与控制程序,进行信号的采集和处理,实现了对起重量、起重力矩、变幅幅度及速度、起升高度及速度、回转角度及速度等参数的监测与控制；以K-TP178Micro可触摸人机界面作为显示器,应用WinCC flexible组态软件进行组态,实现了实时信息的显示、报警的提示以及历史工作数据的记录;应用PROFIBUS(过程现场总线)技术实现了系统各部分之间的通讯。针对完善系统功能、提高系统测量精度的要求,采用机械式限制器和传感器相结合的测量方法代替传统的起重量和变幅幅度乘积的测量方法,并依据最小二乘法拟合多项式的方法处理测量数据,实现了对起重力矩的检测和限制。此外,本文采取了软件补偿、时滞系统补偿控制、数据冗余系统故障诊断和设计最佳滤波器等软件措施对数据进行处理,提高系统整体的稳定性和可靠性。最后的实验调试结果表明,整个系统完成了全部要求功能,运行稳定、可靠,达到了预期的目标,并为进一步研究奠定了一定的基础。