专利名称：起重机超载监控记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种起重机超载监控记录仪，属于工业控制中的起重机重量显示与限制报警的新型安全保护设备。
背景技术：
起重机超载监控记录仪是工业控制中起重量超载控制的重要设备。目前国内外投入使用的起重机超载限制器主要特点是1)通过硬件滤波电路及软件滤波(如去极值、平均、加权、平滑等数字滤波)手段，滤除起重机运行时的过程扰动，以及载荷传感器的测量噪声。2)起重机械作业速度高，起制动频繁，由此产生的随机性动载荷无法通过上述的滤波方法加以有效滤除。通常通过限幅、延时、锁定等手段进行补偿，其效果往往不很理想。3)频繁起制动产生的动载荷往往造成超载限制器工作稳定性下降，产生误报警，严重影响了起重机械的正常工作。4)载荷传感器由于安装位置的影响，时常造成偏载现象，另外，传感器本身的蠕变、温漂以及剧烈动载冲击下的灵敏度不稳定等因素造成超载限制器的零位漂移。这种缓变误差无法自动校正，影响了测量精度。因而经常需要人工校零，技术维护工作量大，特别是对控制系统要求极高的系统而言影响更大。
发明内容
本实用新型的目的是采用动态起重过程重量抓取技术，通过高性能微处理器智能处理变送器的输出数据再经过LCD显示实时载量，将起重状态和载荷数据集成一体，设计一种能大大改善起重量限制的精度，增加起重机实时载量的可视性，具有起重机重量显示、报警、起重量超载限制等功能的起重机超载监控记录仪。
本实用新型的技术方案本实用新型的起重机超载监控记录仪，包括载荷传感器、变送器、主控制器，主控制器包括微控制器和与其相连的外围电路，载荷传感器的输出与变送器的输入端连接，变送器的输出端由微处理器通过通信电缆与主控制器连接，微控制器的输出还与USB接口芯片连接，USB接口芯片接USB的连接口。
所述的起重机超载监控记录仪，微控制器的输出还与超载控制继电器连接，超载控制继电器的触点串联在起重机控制器的上升控制回路中。
本实用新型的优点方便上位机软件对起重机的状况和数据进行管理统计。其特点是微控制器采用最新的微处理技术和数字通讯技术，性能优良，稳定性好；全部标定由键盘完成，操作方便，具有互换性；采用图形液晶显示屏，人机界面友好；可进行自动掉电检测，督促操作人员。
本实例采用动态起重过程重量抓取技术，通过高性能微处理器智能处理变送器的输出数据再经过LCD显示实时载量，将起重状态和载荷数据集成一体，与传统的起重量超载限制器相比，能大大改善起重量限制的精度，增加起重机实时载量的可视性。因此，起重机重量显示与限制报警系统必将逐步取代传统起重量超载限制器。
图1为本实用新型的硬件框图。
图2为本实例主控制器和变送器接线图。
图3为本实例继电器控制图，图中虚线框中为继电器，其中COM和NC接外部行车吊钩电机控制端。
图4为本实例U盘存储模块原理图。
图5为本实例的软件流程图，图中最下面为操作系统的三个任务接收重量并显示、参数设置、处理存储区数据。
图6为本实例的接收重量并显示任务流程图。
图7为变送器的微处理器2-1的软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步的描述，但该实例不应理解为对本实用新型的限制。
如图1本实用新型的硬件包括传感器3、变送器2、主控制器1，本实例传感器3的输入信号通过变送器2中的信号处理单元2-3将进行放大，再经过A/D转换器2-2转换后送入微处理器2-1，然后通过通信电缆4送到主控制器1，主控制器1的MCU微控制器1-1(选用C8051F022)的输出与其外围电路连接，包括参数设置1-2、时钟1-3、E2PROM1-4、USB接口芯片1-5、液晶显示1-6、声光报警1-7、控制继电器1-8；经高性能微控制器智能处理后实现载荷重量的显示和控制继电器动作信号的输出。它自带控制按键与LCD显示，可手动设定起重量的报警点和动作点，当实时载荷超过报警点或动作点时，蜂鸣器发生报警或继电器动作，通过继电器动作控制起重机械的开/断电。同时它也带有RS323通讯串口和优盘接口，可与上位机通信，从而实现控制起重机的状态和称量数据集成一体。
图2为本实例主控制器1和变送器2的接线图主控制器1和变送器2通过通信电缆MAX485连接。
如图3所示为继电器控制图。本实例的继电器为OMRON G5LC-14，光耦器为PC817，光耦器2脚信号来自微控制器1-1(C8051F022)的一输出端。当超载时，2脚为低电位，三极管8550导通，继电器常闭触点K1断开，由于触点K1串联在起重机控制器的上升控制回路，使起重机不能上升。图中DJ2、4148、1K组成继电器保护回路。
如图4所示为U盘存储模块原理图。本实例采用CH375芯片将USB转储技术应用起重机超载监控记录仪。CH375芯片的串行输出TXD端经R20接地，状态输出端ACT经LED3和R21接电源组成指示电路；USB总线的D+、D-数据线接USB插座J2，CC3、R22组成滤波电路。
如图5所示的为软件流程图，该软件流程中移植了操作系统，其中包含了三个任务第一个任务就是接收从变送器传来的重量值，并将该值实时显示在液晶屏上，同时对该值作出分析，判断是否达到报警值或限制动作值，如达到报警值则报警灯亮，并且蜂鸣器发出声音，如达到限制动作值则继电器动作；另外循环检测是否有U盘插入，如有则写U盘；第二个任务就是参数设置，用户通过面板上的按键对参数进行设置，包括时间、报警点、动作点、显示精度、去皮操作、滤波时间和点数以及传感器参数设置等；第三个任务就是处理存储在外部E2PROM的数据，在每个月的某日自动清除上月的数据，以腾出空间存储本月数据。经过实际测试，本实例能很好的实现对起重量超载的限制和实时载荷的显示，稳定性好，操作方便，互换性强，不受工频及其它干扰影响。
如图6所示的为接收重量并显示任务流程图。本实例的移植了操作系统，图6为操作系统中三个任务中第一个任务的流程图首先接收来自变送器的关于重量的数字值，并将其转换成重量值；然后依次判断该值是否达到报警值、限制值，并根据判断做出相应动作；接下来判断是否有U盘插上，如有则开始向U盘中写入本月记录数据。
如图7所示为变送器的微处理器2-1的软件流程图该软件流程首先是由变送器的微处理器2-1向A/D转换器2-2发出信号开始A/D转换，然后变送器的微处理器2-1接收来自A/D转换器2-2的数字值并存储，接着变送器的微处理器2-1判断微控制器1-1是否发送命令，如果有命令，则变送器的微处理器2-1将接收来自A/D转换器2-2的数字值发送给微控制器1-1，发送完毕后进入下一次循环。
本实用新型的功能1、实时检测并显示载荷重量，特有的智能数据处理能保证称量的稳定和准确；2、可以进行声光报警或者控制继电器动作，实现保护起重设备的功能，报警点和动作点可以通过按键设置。当载荷重量大于130％额定载荷时，继电器直接动作限定起重机起升功能；当载荷重量大于105％(可设定)额定载荷时，蜂鸣器发出连续声响，同时红色报警灯亮，延时1秒后，若仍有报警则控制继电器动作，切断起升回路，达到额定安全保护的功能；当载荷达到90％(可设定)额定载荷时，蜂鸣器发出断续声响，同时预警灯亮；当载荷重量减至103％的额定载荷以下时，仪器自动撤销报警，恢复正常起升功能；3、液晶屏显示功能能实时显示运行状态、重量以及参数的设置选项，配合按键能对各项参数进行设置；4、独有的U盘转储技术和RS232通讯接口，配合专门设计的上位机软件可方便地对起重机状况进行管理统计；
权利要求1.一种起重机超载监控记录仪，包括由载荷传感器、变送器、主控制器，主控制器包括微控制器及其外围电路部分，其特征在于载荷传感器的输出与变送器的输入端连接，变送器的输出端由微处理器通过通信电缆与主控制器连接，微控制器的输出还与USB接口芯片连接，USB接口芯片接USB的连接口。
2.如权利要求1所述的起重机超载监控记录仪，其特征在于微控制器的输出还与其触点串联在起重机控制器的上升控制回路的超载控制继电器连接。
专利摘要本实用新型涉及一种起重机超载监控记录仪，包括由载荷传感器、变送器、主控制器，主控制器包括微控制器和其外围电路部分，载荷传感器的输出与变送器的输入端连接，变送器的输出端由微处理器通过通信电缆与主控制器连接，微控制器的输出与USB接口芯片连接，USB接口芯片接USB的连接口。微控制器的输出还与控制继电器连接，控制继电器的触点串联在起重机控制器的上升控制回路。其中载荷传感器的输出信号被变送器放大、A/D转换后，通过信号电缆传送到微控制器，通过计算处理再经过液晶显示载荷重量，若载荷重量大于额定载荷会自动进行声光报警或者控制继电器动作；并具有USB的数据转储技术，方便上位机对起重机的状况和数据进行管理统计，性能优良，稳定性好。
文档编号B66C13/00GK2853738SQ20052009890
公开日2007年1月3日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者刘教瑜, 田微, 周北明, 柴丽丽, 程赛 申请人:武汉理工大学