起重機(jī)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?dòng)式起重機(jī)和其他起重機(jī)的需求量逐年上升。同時(shí)，起重機(jī)的安全作業(yè)也變得越來(lái)越重要。

與此同時(shí)，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局專(zhuān)門(mén)制定并發(fā)布了起重機(jī)安全規(guī)程))(GB6067一l985)、《起重機(jī)械超載保護(hù)裝置技術(shù)規(guī)范(GB12602l990)、《臂架型起重機(jī)起重安全保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》(GB7950—1999)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，要求各類(lèi)起重機(jī)械裝備載荷、力矩安全保護(hù)裝置，并對(duì)安全保護(hù)裝置的功能、性能檢驗(yàn)等進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定…1。在《起重機(jī)械監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程中也規(guī)定了輪式起重機(jī)起升重量大于16t、履帶起重機(jī)起升重量大于32t，應(yīng)裝設(shè)安全保護(hù)裝置。為此，本文針對(duì)橋式起重機(jī)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了安全監(jiān)控裝置，以滿足需要。

1、總體設(shè)計(jì)

本安全監(jiān)控儀用于監(jiān)測(cè)橋式起重機(jī)的承載重量，在一定范圍內(nèi)報(bào)警指示，若起吊時(shí)檢測(cè)到吊車(chē)載重大干額定載重的l30％，立即斷開(kāi)繼電器以保護(hù)吊車(chē)。若大干額定載重的ll0％則延時(shí)30秒斷開(kāi)繼電器。載重在9O％到l1O％之間(可設(shè)定)時(shí)只報(bào)警指不。

傳統(tǒng)的起重機(jī)安全監(jiān)控儀大多采用8位51單片機(jī)作為系統(tǒng)微控制器，由于起重機(jī)安全監(jiān)控儀的功能越來(lái)越強(qiáng)大，所以5l單片機(jī)有限的IO口、RAM和R0M，無(wú)法滿足系統(tǒng)的要求，根據(jù)系統(tǒng)功能的要求必須對(duì)缺乏的資源進(jìn)行擴(kuò)展。另外，如果所選取的單片機(jī)片上沒(méi)有集成的RTc模塊和看門(mén)狗模塊，系統(tǒng)還得進(jìn)行配置。傳統(tǒng)的5l單片機(jī)+R0M、RAM和10擴(kuò)展+RTC+看門(mén)狗+LCD方案的缺點(diǎn)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(cè)變得困難，系統(tǒng)

的設(shè)計(jì)成本變高。由于外圍電路器件的增多，增加電路設(shè)計(jì)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(gè)嵌入式芯片就可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的5l單片機(jī)+ROMRAM和10擴(kuò)展+RTC+看門(mén)狗，無(wú)需任何擴(kuò)展，此方案的優(yōu)點(diǎn)是儀器體積小，硬件電路簡(jiǎn)單，檢測(cè)故障容易，開(kāi)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(qiáng)。

2、硬件設(shè)計(jì)

本安全監(jiān)控儀由兩個(gè)部分組成：一個(gè)與傳感器相連，用于采集重量的前端變送器；一個(gè)用于參數(shù)修改設(shè)置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的監(jiān)控記錄儀。變送器的功能是將從傳感器過(guò)來(lái)的模擬電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的重量數(shù)據(jù)并即時(shí)通過(guò)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(lái)的重量實(shí)時(shí)顯示在液晶屏上，同時(shí)對(duì)吊車(chē)的載重狀態(tài)(過(guò)載或報(bào)警)做出判斷，并輸出相應(yīng)動(dòng)作。兩機(jī)由四芯屏蔽電纜連接，用MAX485進(jìn)行數(shù)字通信。這樣就解決了模擬信號(hào)傳送易受干擾的問(wèn)題。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。

3、軟件設(shè)計(jì)

一個(gè)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(shí)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(kāi)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(yùn)行更可靠，時(shí)實(shí)性更好。

其軟件設(shè)計(jì)的步驟如下：

【1)程序初始化，對(duì)LPC2148的端口和內(nèi)部資源進(jìn)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(kāi)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(shí)時(shí)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(shí)用。程序中設(shè)置操作系統(tǒng)的任務(wù)有三個(gè)，包括：存儲(chǔ)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(guò)面板上的按鍵來(lái)設(shè)置)。在創(chuàng)建任務(wù)時(shí)需設(shè)置任務(wù)優(yōu)先級(jí)，上面所述任務(wù)優(yōu)先級(jí)依次降低

4、結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行期間，出現(xiàn)了干擾問(wèn)題，其中最主要的問(wèn)題在于過(guò)程通道受到干擾。下面對(duì)抗干擾所采取的措施加以說(shuō)明。

(1)針對(duì)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(gè)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(gè)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(gè)Ic的電源輸入端設(shè)置一個(gè)0．1F的電容，減低IC對(duì)電源的干擾。

(2)針對(duì)過(guò)程通道干擾所采取的措施本系統(tǒng)在試運(yùn)行期間，曾因受到干擾而幾乎無(wú)法正常工作。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)干擾來(lái)自485的通訊信，也就是干擾信號(hào)從485發(fā)送和接受端進(jìn)來(lái)，嚴(yán)重影響LPC2294工作1。于是，我們采用高速光耦將干擾信號(hào)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(jì)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(cè)試可知，本系統(tǒng)是達(dá)標(biāo)的。