起重機在許多工業(yè)領(lǐng)域中都得到廣泛的應(yīng)用，尤其近幾年，在工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)σ苿邮狡鹬貦C和其他起重機的需求量逐年上升。同時，起重機的安全作業(yè)也變得越來越重要。

與此同時，國家技術(shù)監(jiān)督局專門制定并發(fā)布了起重機安全規(guī)程))(GB6067一l985)、《起重機械超載保護裝置技術(shù)規(guī)范(GB12602l990)、《臂架型起重機起重安全保護裝置通用技術(shù)條件》(GB7950—1999)等國家標(biāo)準(zhǔn)，要求各類起重機械裝備載荷、力矩安全保護裝置，并對安全保護裝置的功能、性能檢驗等進行了嚴格規(guī)定…1。在《起重機械監(jiān)督檢驗規(guī)程中也規(guī)定了輪式起重機起升重量大于16t、履帶起重機起升重量大于32t，應(yīng)裝設(shè)安全保護裝置。為此，本文針對橋式起重機專門設(shè)計了安全監(jiān)控裝置，以滿足需要。

1、總體設(shè)計

本安全監(jiān)控儀用于監(jiān)測橋式起重機的承載重量，在一定范圍內(nèi)報警指示，若起吊時檢測到吊車載重大干額定載重的l30％，立即斷開繼電器以保護吊車。若大干額定載重的ll0％則延時30秒斷開繼電器。載重在9O％到l1O％之間(可設(shè)定)時只報警指不。

傳統(tǒng)的起重機安全監(jiān)控儀大多采用8位51單片機作為系統(tǒng)微控制器，由于起重機安全監(jiān)控儀的功能越來越強大，所以5l單片機有限的IO口、RAM和R0M，無法滿足系統(tǒng)的要求，根據(jù)系統(tǒng)功能的要求必須對缺乏的資源進行擴展。另外，如果所選取的單片機片上沒有集成的RTc模塊和看門狗模塊，系統(tǒng)還得進行配置。傳統(tǒng)的5l單片機+R0M、RAM和10擴展+RTC+看門狗+LCD方案的缺點是硬件電路的器件多，造成電路板體積龐大。器件的增多也增加了故障的幾率，檢測變得困難，系統(tǒng)

的設(shè)計成本變高。由于外圍電路器件的增多，增加電路設(shè)計的復(fù)雜性，使得PCB板布線難度加大，系統(tǒng)的抗干擾能力變差，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性也降低。

因此，本系統(tǒng)采用LPC2294+LCD的解決方案，系統(tǒng)只需一個嵌入式芯片就可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的5l單片機+ROMRAM和10擴展+RTC+看門狗，無需任何擴展，此方案的優(yōu)點是儀器體積小，硬件電路簡單，檢測故障容易，開發(fā)成本低，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性高，抗干擾能力得到了加強。

2、硬件設(shè)計

本安全監(jiān)控儀由兩個部分組成：一個與傳感器相連，用于采集重量的前端變送器；一個用于參數(shù)修改設(shè)置和數(shù)據(jù)存儲管理的監(jiān)控記錄儀。變送器的功能是將從傳感器過來的模擬電壓轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的重量數(shù)據(jù)并即時通過電纜傳送到監(jiān)控記錄儀；監(jiān)控記錄儀將從變送器傳送來的重量實時顯示在液晶屏上，同時對吊車的載重狀態(tài)(過載或報警)做出判斷，并輸出相應(yīng)動作。兩機由四芯屏蔽電纜連接，用MAX485進行數(shù)字通信。這樣就解決了模擬信號傳送易受干擾的問題。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。

3、軟件設(shè)計

一個好的系統(tǒng)既要有好的硬件電路，也要有好的軟件結(jié)構(gòu)，且二者相輔相成。原則上硬件電路的功能如能用軟件實現(xiàn)的，就用軟件代替硬件，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約系統(tǒng)開發(fā)的成本。本系統(tǒng)的程序框圖如圖2所示，由于本系統(tǒng)移植了uC／0S—II操作系統(tǒng)，使得軟件運行更可靠，時實性更好。

其軟件設(shè)計的步驟如下：

【1)程序初始化，對LPC2148的端口和內(nèi)部資源進行預(yù)配置。

(2)程序自檢，檢查內(nèi)部資源配置，端口狀態(tài)是否正常，以及與變送器通信是否正常等。

(3)自檢成功后就開始啟用操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的應(yīng)用可使本程序更加合理，實時性更高。本程序用的操作系統(tǒng)是RT0S的，該操作系統(tǒng)方便實用。程序中設(shè)置操作系統(tǒng)的任務(wù)有三個，包括：存儲數(shù)據(jù)區(qū)清除接收重量值并顯示和參數(shù)設(shè)置(用戶通過面板上的按鍵來設(shè)置)。在創(chuàng)建任務(wù)時需設(shè)置任務(wù)優(yōu)先級，上面所述任務(wù)優(yōu)先級依次降低

4、結(jié)語

本系統(tǒng)在現(xiàn)場試運行期間，出現(xiàn)了干擾問題，其中最主要的問題在于過程通道受到干擾。下面對抗干擾所采取的措施加以說明。

(1)針對供電系統(tǒng)干擾所采取的措施為防止從電源系統(tǒng)引入干擾，本系統(tǒng)使用DC／Dc電源隔離模塊，給系統(tǒng)各個模塊提供穩(wěn)定的電壓。在電源模塊的輸入端設(shè)有瞬間電壓抑制二極管TvS324和一個容量為1000F的電容，消除電源的浪涌和紋波，在電源模塊的輸出端增加0．1F高頻濾波電容，消除高頻干擾。在各個Ic的電源輸入端設(shè)置一個0．1F的電容，減低IC對電源的干擾。

(2)針對過程通道干擾所采取的措施本系統(tǒng)在試運行期間，曾因受到干擾而幾乎無法正常工作。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)干擾來自485的通訊信，也就是干擾信號從485發(fā)送和接受端進來，嚴重影響LPC2294工作1。于是，我們采用高速光耦將干擾信號全部隔離，系統(tǒng)才恢復(fù)正常工作。

(3)PCB抗干擾。本系統(tǒng)的電路板設(shè)計中采用了如下述抗干擾措施：①地線要粗，布置在PCB板的邊緣構(gòu)成閉環(huán)回路；②配置去耦電容。最后，經(jīng)測試可知，本系統(tǒng)是達標(biāo)的。