（全套CAD）汽车式起重机力矩限制器的研制（终稿）

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护扩展。力限器的工作条件恶劣，为保证长期正常工作，对系统的抗干扰性和可靠性都有很高的要求。这就需要在系统的软件编写和硬件设计上采取许多必要的手段和措施。本设计的优点在于结构简单紧凑成本低具有性价比高等特点。.解决方案的选择基于所采用的中央处理器的不同，有两种比较合适的系统总体解决方案，种是以工业控制计算机为核心，另种是以位或位高性能的单片机为监控核心，下面将对它们的优缺点分别讨论。工业控制计算机解决方案工业控制计算机具有特殊的结构设计，所用芯片经过严格的质量筛选，整个系统严密密封，适用于恶劣的工作环境，工作环境温度可达，平均无故障时间达小时无论是硬件还是软件，都具有优良的开发环境，完备的开发手段，在升级换代方面更是易如反掌，如要增加内存及硬盘的容量，则只要再插上内存扩展条和更换大容量的硬盘即可，要增加模拟量输入，开关量输出，只要在扩展槽内插入块相应的卡即可工业控制计算机具有标准化的总线结构，使其构成的测控系统在应用软件方面具有无可比拟的兼容性。系统以工业控制计算机为核心，通过种总线形式的接口板接收传感器信号并输出控制信号，显示器和键盘均可采用工控机的标准配置。优点利用工控机标准的体系结构，通用的操作系统及丰富强大的应用软件开发环境，可以大大降低系统的开发时间，提高效率，特别是开发图形汉字系统，对于工控机系统可以说是随手拈来，这令单片机点阵图形显示器系统望尘莫及另方面由于工控机结构标准，应用广泛，其自身就具有很高的可靠性，而单片机系统的可靠性保障则完全依赖于系统设计者，这不但加重了设计者的负担，而且所设计出来的系统的可靠性如何，也令人存有疑问，其对设计者的能力及知识都有很高要求。采用工控机系统可开发出漂亮美观的图形人机界面，这里系统对于实时性的要求不是很高，我们可以利用目前流行的商用操作系统来做开发，系统是个美观漂亮的图形化系统，而且有丰富的软件开发工具，在它的基础上开发套汉字化的图形系统是很容易的，而且更可以开发出效果逼真的起重机工作过程全真动画模拟。工控机系统方面为我们带来了性能优异的监控系统，另方面更有丰富的资源储备和极强的系统扩展能力，例如如果想要查询该台起重机的工作状况和历史信息纪录，接上打印机打印出来或通过移动存储设备如软盘盘移动硬盘等复制固然是很好很轻松的方法，但利用现在蓬勃发展的网络信息技术，将工地的大型作业设备的工控机连成局域网，在中央监视大厅，就可以直接察看了如果将其接入国际互联网，那在世界各地都可以查看了。再如对于起重机控制系统的体化趋势，正如上面提到的工控机系统完全能满足要求缺点此方案的主要缺点是所需费用较高，便携性能差，再是开发技术难度较大。所需解决的主要难题工控机接口板的制作。工采用三总线的结构形式，主机板通过扩展槽这种开放式的总线体系结构与各种各样外围设备进行信息交换，总线的标准主要有,等，需要选择使用种总线工业上般使用总线，并根据该总线的机械及电气标准制作其接口板。工控机接口板驱动程序的开发。系统出于系统保密性的考虑，对硬件设备采取了屏蔽的策略，应用程序对硬件设备的访问需要通过设备驱动程序，编制虚拟设备驱动程序是项艰苦且繁琐的工作。单片机解决方案系统以高性能的八位或十六位单片机为监控核心，通过大屏幕点阵式图形液晶显示器向操作者提供用汉字表述的起重机起升状态信息及操作状态提示，并可以动画模拟起重机工作过程，另外还需解决转换，继电器输出控制及操作键盘等功能模块，是个完整的规模较大的单片机系统。优点相对于以工业控制计算机为核心的方案，该方案的主要优点为单片机系统体积小，便携性能好。功耗低，在芯片上集成了更多的功能，如先进的模拟数字接口数字处理功能以及灵巧电源功能等。而且随着最新的亚微米工艺技术用于单片机，单片机的运算速度有了很大的提高，与相比较，速度上的差距越来越小。单片机技术日臻成熟，前人成功的开发经验可以大大缩短系统开发时间。所需开发费用较低，技术难度也比前方案低很多。缺点该方案的最大缺点是系统的可扩展性与工控机方案比较不太理想。所需解决的主要难题系统的可扩展性。经过分析比较，我们认为从市场的角度出发，给用户提供的应该是具有极高性价比的产品，在实现基本功能的前提下要让客户承受的起，正是基于上述考虑，我们放弃了工控机的解决方案。汽车,起重机,力矩,限制器,研制,毕业设计,全套,图纸摘要起重机是种蕴含多种危险因素的设备，操作不当或超载，容易引起翻车折臂等无法挽回的后果，因此对于吨以上的起重机要求安装种保护设备，般称为力矩限制器。起重机力矩限制器是装备在起重机上的重要超载保护装置，它为起重机的安全工作提供了保障。本文在参考现有力矩限制器的基础上，充分利用单片机技术传感器技术等些技术成果，来实现起重机的超载力矩限制，努力确保不会出现因超载而造成意外事故。本系统具有精度高，通用性好，抗干扰能力强，功能多，比较低的建设成本以及系统的可扩展性能强等优点。本文所述的起重机力矩限制器的主控单元是以单片机为核心部件，转换器采用，对从各传感器采集到的数据进行变换，然后送至进行数据的判断，做出各种控制动作显示输入单元选用了芯片作为显示和输入控制复位监测芯片采用来实现开门狗定时器电源监测等。关键词力矩限制器超载保护单片机汽绪论.概述在国民经济建设中，施工的机械化程度越来越高，汽车起重机的应用越来越广，起重机的安全行也越来越受到人们的重视。国际劳动部规定吨以上的起重机必须安装保护装置。为了安全工作，操作者必须随时了解起吊情况，对于载荷极限固定的起重机，可只对吊车的重量进行估计，但是对于汽车履带吊固定回旋吊等臂干角度可变的起重机，其起吊重量的极限值是变化的，这样就要求在操作过程中，随时估计查表获知起吊重量。旦估计不准就容易超载，以致发生事故。同时降低了工作效率。通过安装起重机专用的安全保护装置，操作者可以从高度紧张的估算中解脱出来，根据装置的指示大胆操作，既消除了隐患，又减轻了操作者的疲劳程度，有利于提高工作效率。起重机力矩限制器，又简称力限器，它是种重要的起重机超载保护装置，它通过传感器实时检测起重机的几项工作参数，经过计算处理，自动显示拥护关心的几项参数并根据起重机的当前状况进行判断当起重机接近非安全范围时，系统报警并知道进行安全保护控制，禁止起重机向危险方向动作。实践证明，使用力矩限制器可以有效的预防翻车超载断臂等恶性事故的发生，充分利用起重机的工作能力，避免误操作对起重机的损坏，减轻劳动者的劳动强度，大大提高了工作效率。国外很多起重机制造商很早就进行了力矩限制器的研究和应用，并随着技术进步，目前已经达到了较高的水平。我国在这写反面起步比较晚，技术水平不高，应用范围不广，但随着经济的发展和安全意识的提高，国内对起重机的力矩限制器有了很大的要求。国家技术监督局专门制定和发布了起重机的机械安全装置技术规范，对力矩限制器的功能和性能检验等作了严格的规定。国家劳动部门也正式规定吨以上的吊车必须装备力矩限制器。国内现在的起重机绝大多数都要安装力矩限制器，包括些以有的力矩限制器，由于使用年限太久，系统损坏严重，也需要改装力矩限制器。可见国内市场需求巨大。国外的力矩限制器价格昂贵，而且很难和国内的起重机配套，售后服务也不完善。在国内，岁有多家单位推出力矩限制器产品，但是由于种种原因，在功能性能使用可靠行等反面都没有达到令用户满意的程度。可以说国内起重机行业正在迫切呼唤符合国情性能先进功能完善工作可靠的新型力矩限制器产品，用以满足国内的生产需求。.力矩限制器技术概况以及发展趋势目前，国际上起重机制造行业主要有格鲁夫加藤得玛克神户和多田野等十几家制造商，其产品占据国际市场的大部分份额。它们大都根据自己的起重机产品研制并配套专用的力限器，考察这些产品.基本反映了国外技术的发展历程现状和趋势。早期力限器采用全机械式结构，使用很多的齿轮凸轮行程开关电机等，通过这些机械部件的配合运动计算出载荷参数，并通过模拟指针表来显示。这种机械式的采样及计算显示都较粗糙，而且功能单，设计制造维护调整难度都很多，寿命也较短。这种机械式的力限器已被淘汰。日本履带吊的力限器是年代末设计的产品，采用了大量的模拟电路对传感器信号进行处理计算，仍用模拟表显示，它相对机械式是个大进步，但定程度上仍存在精度低设计维修难度大易损坏的问题。进入年代，随着微处理器技术的迅速发展，力限器的设计水平步入了个新台阶。例如其中比较典型的代表了新代串行复位监测器的发展趋势，他是可编程看门狗定时器电源监测电路和非易失性串性的完美组合，他的运用极大地节省了系统的空间和资源，同时简化了电路的设计，缩短了产品的开发周期，在便携式仪器和低功耗器件中已经得到了广泛的应用。本设计就是选取做为系统的最主要抗干扰措施，是种集看门狗电压监控和串行三种功能于身的可编程电路。这种组合设计减少了电路对电路板空间的需求。中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过信号向作出反应。提供了三个时间值供用户选择使用。它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。的存储器与可通过串行通信方式接口，共有个位，可以按个字节来放置数据。引脚介绍的管脚排列如图所示，它共有个引脚，各引脚的功能如下电路选择端，低电平有效串行数据输出端串行数据输入端串行时钟输入端写保护输入端，低电平有效复位输出端电源端接地端。图引脚图工作原理上电复位向加电时会激活其内部的上电复位电路，从而使引脚有效。该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作。当超过器件的门限值时，电路将在典型延时后释放以允许系统开始工作。低电压监视工作时，对电平进行监测，若电源电压跌落至预置的最小以下时，系统即确认，从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作。当被确认后，该信号将直保持有效，直到电压跌到低于。而当返回并超过达时，系统重新开始工作。看门狗定时器看门狗定时器的作用是通过监视输入来监视微处理器是否激活。由于微处理器必须周期性的触发引脚以避免信号激活而使电路复位，所以引脚必须在看门狗超时时间终止之前受到由高至低信号的触发。重新设置门限出厂时设置的标准门限电压为，但在应用时，如果标准值不恰当，用户可以重新调整。串行存储器器件存储器部分是带块锁保护的串行阵列，阵列的内部组织是位。可提供最少为,次擦写和年的数据保存期，并具有串行外围接口和软件协议的特点，允许工作在简单的四总线上。主要是通过个位的指令寄存器来控制器件的工作，其指令代码通过输入端在前写入寄存器。表所列为的指令格式及其操作。时钟和数据时序当变低以后，线上的输入数据在的第个上升沿时被锁存。而线上的数据则由的下降沿输出。用户可以停止时钟，然后再启动它,以便在它停止的地方恢复操作。在整个工作期间，必须为低。状态寄存器状态寄存器包含四个非易失性状态位和两个易失性状态位。控制位用于设置看门狗定时器的操作和存储器的块锁保护。硬件连接图与的连线图该电路既支持手动复位，同时提供看门狗的复位。其中是复位输出的上拉电阻，是手动复位按钮，在此接高电平，说明此芯片始终允许读写操作。.作为片选线，.模拟输出线，.模拟输入线，.模拟时钟线。.人机通道设计个智能系统中，通常都要有人则设，其中为传感器的信号电流与对应量的比值，为下油缸此时掉钩匀速运动周。记录各个角度下的其中油缸下铰点到主臂铰点的水平距离油缸下铰点到主臂铰点的垂直距离油缸上铰点到主臂铰点的水平距离油缸上铰点到主臂铰点的垂直距.力矩限制器的调试第步测量起重机各个结构参数并输入系统。第二步空载调试