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门式起重机多功能安全监控系统设计

来源:OPEBET体育电竞起重机安全监控管理系统专家 发表日期: 2016-10-20 14:11:00

起重机是工程建设中的必要设备之一,在施工中应用相当广泛。然而,起重机潜在的危险因素也较多,容易发生恶性事故。国家技术监督局先后专门制定和发布了《起重机设计规范》(GB3811-83)、《起重机械超载保护装置安全技术规范》(GB12602-90)、《起重机安全规程》(GB6067-85)等标准,要求各类起重机械必须装备安全保护装置。因此开发新型的起重机多功能安全监控和保护系统是很有必要的。基于此,近年来国内外先后研制出一些起重机安全保护装置,如载荷限制器、力矩限制器、起升高度仪、防碰撞装置、风速报警器等。但它们功能单一,如果需要多种保护功能,必须安装多台仪器,这样不仅价格昂贵,也给维护和使用带来了不便。起重机用户迫切需要一种集多种功能于一体的多功能安全监控系统,并希翼起重机具有较强的自动控制功能主自诊断能力,以降低操作和维护的劳动强度并保证起重机的安全。


起重机用户关心的涉及到安全方面的工况参数主要有:主钩与副钩的起重载荷和起升高度、主臂与副臂(塔臂)的起重力矩和起升角度、工作幅度、钢丝绳状况、风速(力)大小、起重过程中载荷振动情况以及下阵的各种信息(如变幅油缸压力、液压传动系统的压力、温度、发动机转速参数、油温)等。如何对这些工况参数进行巡回采集、算法处理,并实时输出控制和提示是本系统设计的关键所在。


 门式起重机多功能安全监控系统设计


1 、起重机监控系统总体结构简图

本系统基本组成如图1所示。系统由一个主节点(中央处理单元)、一个智能节点和8个最小系统节点组成。最小系统节点包括拉力传感器节点1(副钩)、角度传感器节点2(副臂)、拉力传感器节点3(主钩)、角度传感器节点4(主臂)、风力传感器节点5、防碰撞传感器节点6、高度传感器节点7(主钩)、高度传感器节点8(副钩)等,各节点分别负责采集不同的牧师信号,并进行A/D转换(个别节点则不用进行A/D转换,如高度节点的增量式光电编码盘可直接得到数字信号),然后通过现场总线与主节点通信。各模块之间的最大总线长度不超过130米,位速率定为500kbps,总线定时为:BTR0,01H;BTR1,1CH。

1.1 主节点(中央处理单元)

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系统主节点结构原理图如图2所示。它是一种高性能价格比、性能成熟的DSP器件,在一个100ns周期内,可以完成如下操作:取两个操作数,修改指向操作数的地址单元,使两个操作数相乘并将结果累加到一个40位的和中。由于程序循环在硬件内完成,所以每100ns能实行一次这些高级指令的操作。WSI的PSD311可编程外围器件有效地将可编程逻辑、I/O端口和存储器集成在一块芯片上,可以实现本系统的外围功能。ADSP2105在与PSD311等外围器件联络方面提供了很大的时序灵活性。它可以为4个分开的存储器空间中的每一个单独分配等待状态数量,以适应很宽的时序差别。OPEBET体育电竞在ADSP2105的“等待寄存器”为EPROM、RAM和外部存储器的选通脉冲安排1个等待状态,即200ns周期时间,以满足PSD311 120ns器件的时序要求。由于总线的通路布在ADSP2105的里面,PSD311的数据线与D15~D8连接。ADSP2105的“D22”线提供PSD311的“A14”地址线,/BMS(Boot Memory Select)充当EPROM的片选并与PSD311的“A19”输入相连接。

选用SJA1000作为CAN控制器,驱动器使用CAN控制器接口芯片PCA82C250。EEPROM用作数据RAM,用于保存设置输入的关键数据,以防掉电时丢失。


1.2 智能节点

智能系统节点原理示意图如图3所示。Philips企业的80C592芯片是8位高性能微控制器,是现有80C522和CAN控制器PCA82C200的功能组合,并具有8路模拟量输入通道的10位A/D转换器和两级优先权的15个中断源。PSD311用作其外围ROM、RAM和译码芯片。80C52利用自带的ADC将下车传感器采集的各种模拟/数字信号转换成数字信号(只对模拟信号),经CAN部件送至系统主节点;并接收主节点 来的输出信号,控制下车的各种电器.html' onmouseover="javascript:showpos(event,this)" onmouseout="javascript:ClearTimer()" target="_blank" style="color:#00A2CA">继电器和各种电磁阀。


1.3 最小系统节点

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最小系统节点使用了ISO/DIS11898标准连接方法,如图4. P82C150是带位速率自动检测和校正的包括CAN协议控制器的单片16位I/O器件。它的16条I/O口线的方向、数字与模拟方式均可编程选择。自带的包含6路模拟输入通道的10位A/D转换器具有0.1%的精度,完全可以满足系统的精度要求。


2、起重机安全监控管理系统功能和特性

系统能够实时对各路传感器信号进行巡回采样,经过计算得出相应工况下的起重机实际工况参数,并与标准工作参数比较,当达到极限值的90%的预报警,超过100%时报警,并强制停止控制。这时起重机不能继续向危险方向动作,如趴杆、伸臂、起升等。系统还提供了友好的人机界面,用户可以方便地完成特定的工作参数设置及调试、标定等辅助功能,根据显示屏幕和语音提示实时了解相关的工况参数,以便及时作出相应的操作。

系统最大的特性是可以根据起得机的具体情况动态地增删节点(CAN监控模块)。高性能的DSP和外围器件PSD保证了系统的柔性、强壮性和可扩展性。

一体化起重机安全监控系统是未来起重机安全监控系统的发展趋势,它将逐步取代单一功能的安全保护装置,如载荷限制器、力矩限制器、起升高度仪、防碰撞装置、风速报警器等而成为市场主流产品。

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