起重机力矩限制器.pdf

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1、一种新型汽车起重机力矩限制器的研制武汉大学自动化系吴邦春周洪陈可群曹森WuBangchunZhouHongChenKequnCaoSen摘要:本文介绍了一种新型汽车起重机力矩限制器的硬件及软件组成，并通过汽车起重机的结构分析，结合现场调试需要，建立了简洁可行的起重机数学模型和现场调试方法。本系统具有调试简单快速，测量准确可靠的特点。近两年的现场运行证明该系统具有良好的应用前景。关键词：汽车起重机力矩限制器数学模型调试中图分类号：TP399文献标识码：AResearchonaNew-styleTruckCraneLiftingMomentLimiter

2、Abstract:Thispaperdescribestheframeofanew-styletruckcraneliftingmomentlimiter’shardwareandsoftware.Throughanalyzingoftruckcrane’sstructure,theauthordevisesacompacttruckcranemathematicalmodelanddebuggingmethodwhichfitthefieldworkofdebugging.Thesystemhasthebenefitofsimpleandconve

3、nientdebuggingandexactandreliablemeasure.Twoyearsoffieldworkprovedthatthesystemhasgoodapplicationforeground.Keywords:TruckcraneMomentlimiterMathematicalmodelDebug1前言：由于汽车起重机经常工作在复杂恶劣的环境中，若发生事故，会造成生命财产的重大损失。为保证其安全作业，力矩限制器就成为非常重要的保护装置。现今常用的机械式汽车起重机力矩限制器其重量检测部分通常分为钢丝绳取力和变幅油缸取力两种。前

4、者直接使用传感器在钩头钢丝绳上测得钢丝绳所受拉力，按钢丝绳受力与吊重物的正比关系就可以得到重物重量，数据处理过程方便。但由于汽车起重机自身的工作特性，测力传感器很容易发生损坏，影响正常工作。变幅油缸取力的方法为使用两个油压传感器分别测得上下油缸的油压，得到压力差值，然后结合起重机的其他结构参数按一定的公式算得吊重重量,采用这种方法就必须建立准确的汽车起重机数学模型。基于第二种测上下油缸油压差的方法，本文介绍了一种新型汽车起重机力矩限制器及其数学模型，并根据现场实测数据对模型进行了误差分析。2系统硬件结构：本系统硬件结构如图1所示。分为信号采集、数据处

5、理、参数输入及显示、报警制动保护四个部分。1）信号采集部分负责采集模拟量信号和开关量信号。模拟量信号有长度传感器信号、角度传感器、变幅油缸上、下腔油压传感器信号，这些传感器信号均为4－20mA电流信号，经过转换成为0－4V电压信号后送到A/D转换芯片TLC2543测量。高度限位传感器为开关量信号，这个信号经过光电隔离后送到单片机W78E516处理，用以防止起重机吊钩过卷。2）数据处理部分的核心为单片机W78E516，各模拟量及开关量信号经过处理后送入单片机，结合汽车起重机的工作状况和结构参数，W78E516计算并显示出起重机的臂长、仰角、载重、力矩百

6、分比等参数；判断是否有报警及制动保护信号，并作出相应处理。通过键盘输入的各项参数也由W78E516处理，并存入可掉电保存的eeprom芯片24C256中。3）参数输入及显示部分由薄膜键盘及精电MGLS-240128T图形字符混和液晶显示器组成。通过键盘可以方便地对起重机的各项结构参数、报警参数等进行设置。240×128点阵的大屏幕液晶显示器可对起重机的臂长、仰角、载重等各项参数进行显示。具有良好地人机操作界面。4）当汽车起重机处于危险操作状况时，报警制动保护部分会为操作员提供声光预警。当情况紧急时，制动保护部分会强制停止危险操作，以保证起重机的安全。

7、长度传感器I/V键盘24C256角度传感器I/VTLC2543W78E516上腔油压传感器I/VA/D转换TLP521报警数据处理光电隔离下腔油压传感器I/VTLP521制动高度限位传感器TLP521光电隔离保护光电隔离液晶显示图1系统硬件结构3系统软件流程系统软件流程如图2所示。开机后首先进行硬件自检，对内存、掉电保护存储器24C256、各模拟量、开关量I/O口进行检查，如果出现硬件故障，则以相应代码进行报警。硬件自检通过后，程序以循环扫描的方式运行。首先读取键盘参数、起重机结构参数以及各传感器信号；然后由数据处理部分根据各个参数以及汽车起重机的数

8、学模型进行计算处理，将计算得到的结果及相应参数显示在液晶显示器上；最后判断是否有报警，若有报警则进行相应报警