起重機超載監控記錄儀的製作方法
2023-06-20 19:08:41
專利名稱：起重機超載監控記錄儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種起重機超載監控記錄儀，屬於工業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：
起重機超載監控記錄儀是工業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)通過硬體濾波電路及軟體濾波(如去極值、平均、加權、平滑等數字濾波)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)載荷傳感器由於安裝位置的影響，時常造成偏載現象，另外，傳感器本身的蠕變、溫漂以及劇烈動載衝擊下的靈敏度不穩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。因而經常需要人工校零，技術維護工作量大，特別是對控制系統要求極高的系統而言影響更大。
發明內容
本實用新型的目的是採用動態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據再經過LCD顯示實時載量，將起重狀態和載荷數據集成一體，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接口晶片連接，USB接口晶片接USB的連接口。
所述的起重機超載監控記錄儀，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在起重機控制器的上升控制迴路中。
本實用新型的優點方便上位機軟體對起重機的狀況和數據進行管理統計。其特點是微控制器採用最新的微處理技術和數字通訊技術，性能優良，穩定性好；全部標定由鍵盤完成，操作方便，具有互換性；採用圖形液晶顯示屏，人機界面友好；可進行自動掉電檢測，督促操作人員。
本實例採用動態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據再經過LCD顯示實時載量，將起重狀態和載荷數據集成一體，與傳統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必將逐步取代傳統起重量超載限制器。
圖1為本實用新型的硬體框圖。
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為本實例的軟體流程圖，圖中最下面為作業系統的三個任務接收重量並顯示、參數設置、處理存儲區數據。
圖6為本實例的接收重量並顯示任務流程圖。
圖7為變送器的微處理器2-1的軟體流程圖。
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本實用新型的硬體包括傳感器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，再經過A/D轉換器2-2轉換後送入微處理器2-1，然後通過通信電纜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，包括參數設置1-2、時鐘1-3、E2PROM1-4、USB接口晶片1-5、液晶顯示1-6、聲光報警1-7、控制繼電器1-8；經高性能微控制器智能處理後實現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通訊串口和優盤接口，可與上位機通信，從而實現控制起重機的狀態和稱量數據集成一體。
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，三極體8550導通，繼電器常閉觸點K1斷開，由於觸點K1串聯在起重機控制器的上升控制迴路，使起重機不能上升。圖中DJ2、4148、1K組成繼電器保護迴路。
如圖4所示為U盤存儲模塊原理圖。本實例採用CH375晶片將USB轉儲技術應用起重機超載監控記錄儀。CH375晶片的串行輸出TXD端經R20接地，狀態輸出端ACT經LED3和R21接電源組成指示電路；USB總線的D+、D-數據線接USB插座J2，CC3、R22組成濾波電路。
如圖5所示的為軟體流程圖，該軟體流程中移植了作業系統，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，並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，並且蜂鳴器發出聲音，如達到限制動作值則繼電器動作；另外循環檢測是否有U盤插入，如有則寫U盤；第二個任務就是參數設置，用戶通過面板上的按鍵對參數進行設置，包括時間、報警點、動作點、顯示精度、去皮操作、濾波時間和點數以及傳感器參數設置等；第三個任務就是處理存儲在外部E2PROM的數據，在每個月的某日自動清除上月的數據，以騰出空間存儲本月數據。經過實際測試，本實例能很好的實現對起重量超載的限制和實時載荷的顯示，穩定性好，操作方便，互換性強，不受工頻及其它幹擾影響。
如圖6所示的為接收重量並顯示任務流程圖。本實例的移植了作業系統，圖6為作業系統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於重量的數字值，並將其轉換成重量值；然後依次判斷該值是否達到報警值、限制值，並根據判斷做出相應動作；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據。
如圖7所示為變送器的微處理器2-1的軟體流程圖該軟體流程首先是由變送器的微處理器2-1向A/D轉換器2-2發出信號開始A/D轉換，然後變送器的微處理器2-1接收來自A/D轉換器2-2的數字值並存儲，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的數字值發送給微控制器1-1，發送完畢後進入下一次循環。
本實用新型的功能1、實時檢測並顯示載荷重量，特有的智能數據處理能保證稱量的穩定和準確；2、可以進行聲光報警或者控制繼電器動作，實現保護起重設備的功能，報警點和動作點可以通過按鍵設置。當載荷重量大於130％額定載荷時，繼電器直接動作限定起重機起升功能；當載荷重量大於105％(可設定)額定載荷時，蜂鳴器發出連續聲響，同時紅色報警燈亮，延時1秒後，若仍有報警則控制繼電器動作，切斷起升迴路，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，蜂鳴器發出斷續聲響，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、重量以及參數的設置選項，配合按鍵能對各項參數進行設置；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體可方便地對起重機狀況進行管理統計；
權利要求1.一種起重機超載監控記錄儀，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，其特徵在於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接口晶片連接，USB接口晶片接USB的連接口。
2.如權利要求1所述的起重機超載監控記錄儀，其特徵在於微控制器的輸出還與其觸點串聯在起重機控制器的上升控制迴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接口晶片連接，USB接口晶片接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在起重機控制器的上升控制迴路。其中載荷傳感器的輸出信號被變送器放大、A/D轉換後，通過信號電纜傳送到微控制器，通過計算處理再經過液晶顯示載荷重量，若載荷重量大於額定載荷會自動進行聲光報警或者控制繼電器動作；並具有USB的數據轉儲技術，方便上位機對起重機的狀況和數據進行管理統計，性能優良，穩定性好。
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 優先權日2005年11月24日
發明者劉教瑜, 田微, 周北明, 柴麗麗, 程賽 申請人:武漢理工大學