專利名稱：起重機超載監(jiān)控記錄儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種起重機超載監(jiān)控記錄儀，屬于工業(yè)控制中的起重機重量顯示與限制報警的新型安全保護設備。
背景技術：
起重機超載監(jiān)控記錄儀是工業(yè)控制中起重量超載控制的重要設備。目前國內外投入使用的起重機超載限制器主要特點是1)通過硬件濾波電路及軟件濾波(如去極值、平均、加權、平滑等數(shù)字濾波)手段，濾除起重機運行時的過程擾動，以及載荷傳感器的測量噪聲。2)起重機械作業(yè)速度高，起制動頻繁，由此產生的隨機性動載荷無法通過上述的濾波方法加以有效濾除。通常通過限幅、延時、鎖定等手段進行補償，其效果往往不很理想。3)頻繁起制動產生的動載荷往往造成超載限制器工作穩(wěn)定性下降，產生誤報警，嚴重影響了起重機械的正常工作。4)載荷傳感器由于安裝位置的影響，時常造成偏載現(xiàn)象，另外，傳感器本身的蠕變、溫漂以及劇烈動載沖擊下的靈敏度不穩(wěn)定等因素造成超載限制器的零位漂移。這種緩變誤差無法自動校正，影響了測量精度。因而經(jīng)常需要人工校零，技術維護工作量大，特別是對控制系統(tǒng)要求極高的系統(tǒng)而言影響更大。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是采用動態(tài)起重過程重量抓取技術，通過高性能微處理器智能處理變送器的輸出數(shù)據(jù)再經(jīng)過LCD顯示實時載量，將起重狀態(tài)和載荷數(shù)據(jù)集成一體，設計一種能大大改善起重量限制的精度，增加起重機實時載量的可視性，具有起重機重量顯示、報警、起重量超載限制等功能的起重機超載監(jiān)控記錄儀。
本實用新型的技術方案本實用新型的起重機超載監(jiān)控記錄儀，包括載荷傳感器、變送器、主控制器，主控制器包括微控制器和與其相連的外圍電路，載荷傳感器的輸出與變送器的輸入端連接，變送器的輸出端由微處理器通過通信電纜與主控制器連接，微控制器的輸出還與USB接口芯片連接，USB接口芯片接USB的連接口。
所述的起重機超載監(jiān)控記錄儀，微控制器的輸出還與超載控制繼電器連接，超載控制繼電器的觸點串聯(lián)在起重機控制器的上升控制回路中。
本實用新型的優(yōu)點方便上位機軟件對起重機的狀況和數(shù)據(jù)進行管理統(tǒng)計。其特點是微控制器采用最新的微處理技術和數(shù)字通訊技術，性能優(yōu)良，穩(wěn)定性好；全部標定由鍵盤完成，操作方便，具有互換性；采用圖形液晶顯示屏，人機界面友好；可進行自動掉電檢測，督促操作人員。
本實例采用動態(tài)起重過程重量抓取技術，通過高性能微處理器智能處理變送器的輸出數(shù)據(jù)再經(jīng)過LCD顯示實時載量，將起重狀態(tài)和載荷數(shù)據(jù)集成一體，與傳統(tǒng)的起重量超載限制器相比，能大大改善起重量限制的精度，增加起重機實時載量的可視性。因此，起重機重量顯示與限制報警系統(tǒng)必將逐步取代傳統(tǒng)起重量超載限制器。
圖1為本實用新型的硬件框圖。
圖2為本實例主控制器和變送器接線圖。
圖3為本實例繼電器控制圖，圖中虛線框中為繼電器，其中COM和NC接外部行車吊鉤電機控制端。
圖4為本實例U盤存儲模塊原理圖。
圖5為本實例的軟件流程圖，圖中最下面為操作系統(tǒng)的三個任務接收重量并顯示、參數(shù)設置、處理存儲區(qū)數(shù)據(jù)。
圖6為本實例的接收重量并顯示任務流程圖。
圖7為變送器的微處理器2-1的軟件流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實例對本實用新型作進一步的描述，但該實例不應理解為對本實用新型的限制。
如圖1本實用新型的硬件包括傳感器3、變送器2、主控制器1，本實例傳感器3的輸入信號通過變送器2中的信號處理單元2-3將進行放大，再經(jīng)過A/D轉換器2-2轉換后送入微處理器2-1，然后通過通信電纜4送到主控制器1，主控制器1的MCU微控制器1-1(選用C8051F022)的輸出與其外圍電路連接，包括參數(shù)設置1-2、時鐘1-3、E2PROM1-4、USB接口芯片1-5、液晶顯示1-6、聲光報警1-7、控制繼電器1-8；經(jīng)高性能微控制器智能處理后實現(xiàn)載荷重量的顯示和控制繼電器動作信號的輸出。它自帶控制按鍵與LCD顯示，可手動設定起重量的報警點和動作點，當實時載荷超過報警點或動作點時，蜂鳴器發(fā)生報警或繼電器動作，通過繼電器動作控制起重機械的開/斷電。同時它也帶有RS323通訊串口和優(yōu)盤接口，可與上位機通信，從而實現(xiàn)控制起重機的狀態(tài)和稱量數(shù)據(jù)集成一體。
圖2為本實例主控制器1和變送器2的接線圖主控制器1和變送器2通過通信電纜MAX485連接。
如圖3所示為繼電器控制圖。本實例的繼電器為OMRON G5LC-14，光耦器為PC817，光耦器2腳信號來自微控制器1-1(C8051F022)的一輸出端。當超載時，2腳為低電位，三極管8550導通，繼電器常閉觸點K1斷開，由于觸點K1串聯(lián)在起重機控制器的上升控制回路，使起重機不能上升。圖中DJ2、4148、1K組成繼電器保護回路。
如圖4所示為U盤存儲模塊原理圖。本實例采用CH375芯片將USB轉儲技術應用起重機超載監(jiān)控記錄儀。CH375芯片的串行輸出TXD端經(jīng)R20接地，狀態(tài)輸出端ACT經(jīng)LED3和R21接電源組成指示電路；USB總線的D+、D-數(shù)據(jù)線接USB插座J2，CC3、R22組成濾波電路。
如圖5所示的為軟件流程圖，該軟件流程中移植了操作系統(tǒng)，其中包含了三個任務第一個任務就是接收從變送器傳來的重量值，并將該值實時顯示在液晶屏上，同時對該值作出分析，判斷是否達到報警值或限制動作值，如達到報警值則報警燈亮，并且蜂鳴器發(fā)出聲音，如達到限制動作值則繼電器動作；另外循環(huán)檢測是否有U盤插入，如有則寫U盤；第二個任務就是參數(shù)設置，用戶通過面板上的按鍵對參數(shù)進行設置，包括時間、報警點、動作點、顯示精度、去皮操作、濾波時間和點數(shù)以及傳感器參數(shù)設置等；第三個任務就是處理存儲在外部E2PROM的數(shù)據(jù)，在每個月的某日自動清除上月的數(shù)據(jù)，以騰出空間存儲本月數(shù)據(jù)。經(jīng)過實際測試，本實例能很好的實現(xiàn)對起重量超載的限制和實時載荷的顯示，穩(wěn)定性好，操作方便，互換性強，不受工頻及其它干擾影響。
如圖6所示的為接收重量并顯示任務流程圖。本實例的移植了操作系統(tǒng)，圖6為操作系統(tǒng)中三個任務中第一個任務的流程圖首先接收來自變送器的關于重量的數(shù)字值，并將其轉換成重量值；然后依次判斷該值是否達到報警值、限制值，并根據(jù)判斷做出相應動作；接下來判斷是否有U盤插上，如有則開始向U盤中寫入本月記錄數(shù)據(jù)。
如圖7所示為變送器的微處理器2-1的軟件流程圖該軟件流程首先是由變送器的微處理器2-1向A/D轉換器2-2發(fā)出信號開始A/D轉換，然后變送器的微處理器2-1接收來自A/D轉換器2-2的數(shù)字值并存儲，接著變送器的微處理器2-1判斷微控制器1-1是否發(fā)送命令，如果有命令，則變送器的微處理器2-1將接收來自A/D轉換器2-2的數(shù)字值發(fā)送給微控制器1-1，發(fā)送完畢后進入下一次循環(huán)。
本實用新型的功能1、實時檢測并顯示載荷重量，特有的智能數(shù)據(jù)處理能保證稱量的穩(wěn)定和準確；2、可以進行聲光報警或者控制繼電器動作，實現(xiàn)保護起重設備的功能，報警點和動作點可以通過按鍵設置。當載荷重量大于130％額定載荷時，繼電器直接動作限定起重機起升功能；當載荷重量大于105％(可設定)額定載荷時，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)聲響，同時紅色報警燈亮，延時1秒后，若仍有報警則控制繼電器動作，切斷起升回路，達到額定安全保護的功能；當載荷達到90％(可設定)額定載荷時，蜂鳴器發(fā)出斷續(xù)聲響，同時預警燈亮；當載荷重量減至103％的額定載荷以下時，儀器自動撤銷報警，恢復正常起升功能；3、液晶屏顯示功能能實時顯示運行狀態(tài)、重量以及參數(shù)的設置選項，配合按鍵能對各項參數(shù)進行設置；4、獨有的U盤轉儲技術和RS232通訊接口，配合專門設計的上位機軟件可方便地對起重機狀況進行管理統(tǒng)計；
權利要求1.一種起重機超載監(jiān)控記錄儀，包括由載荷傳感器、變送器、主控制器，主控制器包括微控制器及其外圍電路部分，其特征在于載荷傳感器的輸出與變送器的輸入端連接，變送器的輸出端由微處理器通過通信電纜與主控制器連接，微控制器的輸出還與USB接口芯片連接，USB接口芯片接USB的連接口。
2.如權利要求1所述的起重機超載監(jiān)控記錄儀，其特征在于微控制器的輸出還與其觸點串聯(lián)在起重機控制器的上升控制回路的超載控制繼電器連接。
專利摘要本實用新型涉及一種起重機超載監(jiān)控記錄儀，包括由載荷傳感器、變送器、主控制器，主控制器包括微控制器和其外圍電路部分，載荷傳感器的輸出與變送器的輸入端連接，變送器的輸出端由微處理器通過通信電纜與主控制器連接，微控制器的輸出與USB接口芯片連接，USB接口芯片接USB的連接口。微控制器的輸出還與控制繼電器連接，控制繼電器的觸點串聯(lián)在起重機控制器的上升控制回路。其中載荷傳感器的輸出信號被變送器放大、A/D轉換后，通過信號電纜傳送到微控制器，通過計算處理再經(jīng)過液晶顯示載荷重量，若載荷重量大于額定載荷會自動進行聲光報警或者控制繼電器動作；并具有USB的數(shù)據(jù)轉儲技術，方便上位機對起重機的狀況和數(shù)據(jù)進行管理統(tǒng)計，性能優(yōu)良，穩(wěn)定性好。
文檔編號B66C13/00GK2853738SQ20052009890
公開日2007年1月3日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權日2005年11月24日
發(fā)明者劉教瑜, 田微, 周北明, 柴麗麗, 程賽 申請人:武漢理工大學