單片機在臂架型起重機力矩限製器上的應用

 

關鍵固：單片機起重機力矩限製器智能化起重機作為大型起重運輸機械，操作不當或超載，容易引起翻車
、折臂等嚴重後果，國家規定對於16t以上的起重機要求安裝安全保護設備。臂架型起重機力矩限製器實時測量起重機的起重量、臂杆的長度
、biganzhuanguodejiaodudengcanshu

，youchengxukongzhiqizhongzuoye，jinxingbaojinghuoqiangzhitingji。guowaixianjindelijuxianzhiqiyunyongmohukongzhihezhuanjiaxitong，tongguoshezhigongzuochengxu，zidongyuanchengqizhongzuoye，bingqienengduiqizhongjixiejinxingquanfangweidejiankong，danweihubaoyangbijiaokunnan，bingqieyuwoguomuqiandeqizhongjipeitaojiaokunnan。benwenzaiyanjiuguoneiwaixianyoulijuxianzhiqidejichushang
，chongfenliyongdianzijishu、傳感測試技術等方麵的成果
，運用16位單片機80C196KC，研製了一種具有智能化的臂架型起重機力矩限製器
，能夠實時自動監測
、計(ji)算(suan)起(qi)重(zhong)力(li)矩(ju)，當(dang)實(shi)測(ce)起(qi)重(zhong)力(li)矩(ju)達(da)到(dao)設(she)定(ding)起(qi)重(zhong)力(li)矩(ju)時(shi)，通(tong)過(guo)監(jian)控(kong)力(li)矩(ju)開(kai)關(guan)信(xin)號(hao)，判(pan)斷(duan)力(li)矩(ju)是(shi)否(fou)繼(ji)續(xu)增(zeng)加(jia)，自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)。所(suo)研(yan)製(zhi)的(de)臂(bi)架(jia)型(xing)起(qi)重(zhong)機(ji)力(li)矩(ju)限(xian)製(zhi)器(qi)在(zai)某(mou)一(yi)型(xing)號(hao)的(de)16t起重機上試用

，滿足了起重作業安全保護的要求。

 

單片機16MHz晶振，有很高的操作速度和數據吞吐能力
，內部RAM488B，有24b的專用寄存器，CPU的操作直接麵向256b的專用寄存器；80C196KC內有一個逐次逼近型的A/D轉換器，共有8個輸入通道。

 

其輸入引腳ACH0ACH7與P0.0P0.7共享。內部的A/D轉換器8b/10b可調，自帶采樣
、保(bao)持(chi)電(dian)路(lu)，這(zhe)樣(yang)減(jian)少(shao)了(le)外(wai)圍(wei)電(dian)路(lu)，也(ye)減(jian)少(shao)了(le)幹(gan)擾(rao)和(he)幹(gan)擾(rao)源(yuan)，增(zeng)加(jia)了(le)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)，並(bing)且(qie)縮(suo)小(xiao)了(le)控(kong)製(zhi)板(ban)的(de)尺(chi)寸(cun)，在(zai)本(ben)係(xi)統(tong)中(zhong)采(cai)用(yong)10b轉換方式。該限製器80C196KC單片機采用8位地址/數據複用總線
，其主要作用是采集傳感器信號、倍率設定值、數字輸入信號
，按起重性能曲線進行數據處理，輸出控製信號。

 

2工作原理當實測起重力矩小於其相應工況下的額定起重力矩時，起重機作業正常進行；當實測起重力矩達到其相應工況下的額定起重力矩的90%時，報警裝置顯示黃色報警信號，開始預報警；當實測起重力矩等於或大於其相應工況下的額定起重力矩時，力矩限製器保存實測起重量
、臂杆長度、臂杆轉過的角度、工作幅度以及當前時間等超載數據，報警裝置顯示紅色報警信號，同時控製蜂鳴器打開，以聲音報警。

 

dangshiceqizhonglijudadaoqixiangyinggongkuangxiadeedingqizhongliju，tongguojiankonglijukaiguanxinhao

，panduanlijushifoujixuzengjia，ruguoshiceqizhonglijuxiangzengjiadefangxiangyundong
，lijuxianzhiqishuchukongzhixinhaokongzhiqizhongjideyeyaxitong，zidongtingzhiqizhongjizuoye；如果實測起重力矩向減少的方向運動，力矩限製器輸出控製信號控製起重機的液壓係統，起重機繼續作業。

 

該力矩限製器係統如所示
，主要包拮16等。

 

接口電路單元由80C196KC單片機及外圍擴展電路構成，用來將采集的傳感器信號、倍bei率lv設she定ding值zhi和he數shu字zi輸shu入ru信xin號hao，按an起qi重zhong性xing能neng曲qu線xian進jin行xing數shu據ju處chu理li，記ji錄lu違wei章zhang數shu據ju，輸shu出chu控kong製zhi信xin號hao。為wei提ti高gao係xi統tong的de穩wen定ding性xing和he抗kang幹gan擾rao性xing，設she計ji了le輸shu入ru控kong製zhi模mo塊kuai的de接jie口kou電dian路lu
、輸出控製模塊的接口電路及液晶顯示模塊接口電路。

 

80C196KC單片機內部無ROM

，因此擴充（32KX8位）的EPROM程序存儲器芯片27256.部分接口電路單元電路見。

 

時鍾芯片DS12887內置可充電的鋰電池，內部信息碰單元碰厲蝴輸出控製單元單牌鵬元元充電電路能自動對鋰電池充電
，正常工作時保證時鍾數據10年內不會失
，內部有114b的RAM
；時鍾芯片在首次使用前必須初始化。

 

當力矩限製器監測實測起重力達到設定起重力矩時，80C196KC將超載作業的工作參數以及當前時間存儲在DS12887內部的RAM，114b的RAM能夠保存8次超載作業的工作參數以及當前時間數據，其中實測起重量
、臂杆長度、臂杆轉過的角度和工作幅度，以及所對應的時間數據在存儲時按照整型類型16位）保存，時間數據在存儲時按照字符類裏8位）保存。

 

力矩限製器采用4組液晶顯示單元
，在起重作業過程中分別用來顯示實測起重力矩
、臂杆長度、臂杆轉過的角度和工作幅度；檢查超載數據時，采用鍵盤中斷的方式，將存儲在DS12887內部RAM的de數shu據ju輸shu出chu到dao液ye晶jing顯xian示shi單dan元yuan，超chao載zai作zuo業ye的de時shi間jian數shu據ju先xian在zai液ye晶jing顯xian示shi單dan元yuan上shang顯xian示shi，然ran後hou顯xian示shi超chao載zai作zuo業ye的de工gong作zuo參can數shu數shu據ju。液ye晶jing模mo塊kuai選xuan用yong北bei京jing青qing雲yun公gong司si生sheng產chan的de通tong用yong儀yi器qi儀yi表biao液ye晶jing顯xian示shi模mo塊kuaiLCM045A
，3線串口與單片機80C196KC連接
，工作電壓為2752V，功耗低，工作溫度為-10C~60C
，穩定可靠
，視角對比度可調，液晶模塊顯示清楚。

 

單片機輸出控製信號軟件設計是力矩限製器的重要內容之一，采用C語言進行模塊化軟件設計，軟件功能模塊有自檢及初始化模塊、A/D轉換模塊
、顯示控製模塊

、數據存儲模塊、輸出控製模塊和鍵盤控製模塊。

 

程序運行時，力矩限製器首先進行程序自檢及初始化
，然後對模擬信號進行A/D轉換
，將采集的數據實時顯示在LCD上；如果實測起重力矩超載，軟件會根據所采集的信息，輸出聲音報警或光報警或強製停機等信號；軟件具有記錄超載數據的功能。

 

為保證力矩限製器的正常工作，設計故障自我診斷模塊，當發生故障時以代碼的形式在LCD上顯示。

 

41A/D轉換子程序模塊80C196KC可以同時引入8個不同的模擬量，A/D命令寄存器ADCOMMAND規定單片機模擬量輸入通道號
、A/D轉換的位數10位或8位）以及啟一8微機應用與智能化動A/D轉換的方式
；轉換的結果存放在A/D結果寄存器內ADRESULT
，因為隻要啟動一次A/D轉換
，A/D的結果便被清零，因此，存放於A/D結果寄存器的某一次A/D轉換結果必須及時轉移。

 

A/D轉換的計算公式：考電壓。

 

A/D轉換子程序的程序流程圖如所示。

 

4.2輸(shu)出(chu)控(kong)製(zhi)模(mo)塊(kuai)三(san)極(ji)管(guan)放(fang)大(da)後(hou)控(kong)製(zhi)電(dian)磁(ci)閥(fa)導(dao)通(tong)或(huo)截(jie)止(zhi)
，電(dian)磁(ci)閥(fa)作(zuo)為(wei)開(kai)關(guan)裝(zhuang)置(zhi)串(chuan)聯(lian)在(zai)起(qi)重(zhong)機(ji)液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)磁(ci)液(ye)動(dong)閥(fa)上(shang)。當(dang)實(shi)測(ce)起(qi)重(zhong)力(li)矩(ju)等(deng)於(yu)或(huo)大(da)於(yu)其(qi)相(xiang)應(ying)工(gong)況(kuang)下(xia)的(de)額(e)定(ding)起(qi)重(zhong)力(li)矩(ju)
，查(zha)詢(xun)監(jian)控(kong)力(li)矩(ju)開(kai)關(guan)信(xin)號(hao)
，如(ru)果(guo)實(shi)測(ce)起(qi)重(zhong)力(li)矩(ju)向(xiang)增(zeng)加(jia)的(de)方(fang)向(xiang)運(yun)動(dong)


，力(li)矩(ju)限(xian)製(zhi)器(qi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)控(kong)製(zhi)電(dian)磁(ci)閥(fa)導(dao)通(tong)，因(yin)此(ci)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)磁(ci)液(ye)動(dong)閥(fa)卸(xie)荷(he)，自(zi)動(dong)停(ting)止(zhi)起(qi)重(zhong)作(zuo)業(ye)；如果實測起重力矩向減少的方向運動，力矩限製器輸出信號控製起重機繼續作業。

 

43鍵盤中斷模塊鍵盤中斷模塊芫成人機交互功能，當操作人員按下鍵盤時，能夠在液晶顯示單元上顯示所需要的信息。存儲在時鍾芯片DS12887的超載數據，通過中斷的方式，能在任何時刻
，從指定的液晶顯示單元上顯示數據。

 

該力矩限製器采用16位wei單dan片pian機ji

，數shu據ju處chu理li能neng力li增zeng強qiang，能neng自zi動dong存cun儲chu超chao載zai狀zhuang態tai下xia的de數shu據ju，提ti高gao了le起qi重zhong機ji操cao作zuo的de安an全quan性xing。所suo研yan製zhi的de力li矩ju限xian製zhi器qi符fu合he國guo家jia有you關guan的de技ji術shu標biao準zhun
，通tong過guo對dui傳chuan感gan器qi重zhong新xin進jin行xing標biao定ding，改gai變bian軟ruan件jian設she計ji和he配pei備bei不bu同tong類lei型xing的de傳chuan感gan器qi，能neng夠gou適shi用yong於yu不bu同tong型xing號hao的de起qi重zhong運yun輸shu機ji械xie。