专利名称：海洋工程大型起重船的力矩限制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种海洋工程大型起重船的力矩限制器。
背景技术：
随着海洋资源开发的迅速发展，越来越多的海洋工程作业需要由大型起重船来协助完成。由于深海钻井设备的大型化，要求大型起重船的起重量已经达到千吨级，甚至万吨级。如果起重量超过了臂架所能承受的最大负荷，将会导致臂架的断裂、货物坠落，严重时甚至会导致船毁人亡的后果。为了保障起重船的作业安全，各大船级社均要求起重船必须装备力矩限制的安全保护装置。国内力矩限制器的研究开始的比较晚，技术水平一般，应用不广泛，但随着国民经济的发展，力矩限制器在国内有非常大的需求。力矩限制器是起重船的核心设备，其性能的好坏关系到整个设备的安全、设计成本及核心技术等方面的问题。国内的力矩限制器在性能、功能和可靠性等方面不能令用户满意。因此，国内的力矩限制器在性能、功能、可靠性等方面急需改进。国内现有的一般起重机力矩限制器存在的一些不足:(1)不一定能很准确的测量起升重量。(2)只有远程显示，没有机旁显示。(3)远程显示不能很直观的显示出起重机安全运行的区域。
发明内容本设计利用ARM7单片机作为主控制器，设计了一种可靠的力矩限制及显示装置。可以实现称重的准确测量、超过力矩限制的极限时可以自动报警并切断不安全方向的操作，起到保护的作用。同时用51单片机设计了最小系统在液晶上能显示出起重机的吊重、工作幅度。ARM7单片 机与上机位之间的数据传输通过串行通信来实现，上机位采用VB设计人机界面，可以方便地显示起重机的吊重、工作幅度以及安全运行的区域等。本实用新型的技术方案是:一种海洋工程大型起重船的力矩限制器，包括主控制器、称重传感器、绝对值编码器、51单片机、液晶显示、人机界面，所述称重传感器、绝对值编码器、51单片机、人机界面分别与所述主控制器通过电路相连接，所述51单片机通过电路连接液晶显示。所述主控制器为ARM7TDM1-S型。所述主控制器还连接有声光报警装置。硬件电路的设计:电路以重力信号和角度信号作为输入信号，其中重力信号取自称重传感器，角度信号取自绝对值编码器。绝对值编码器的输出为数字信号可直接送给主控制器ARM7处理。称重传感器的输出为4 20mA的电流信号，传输后经并联电阻变换成
0.66^3.3V的ARM7芯片能承受的电压信号。经A/D转换得到数字信号。数据传送给主控制器ARM7进行处理，若超载则报警，同时ARM7的输出经过驱动电路控制继电器，切断危险方向的操作。电路的显示有液晶显示和人机界面显示，液晶显示由51单片机驱动，人机界面显示由VB实现。经过主控制器处理后的数字量输出经过驱动电路控制继电器，用继电器的触头来控制电机的控制回路。若控制起升的电机的正转表示上升，反转表示下降。控制幅度的电机的正转表示幅度减小，反转表示幅度增大。当处于危险状态时，ARM7输出为高电平，继电器接通，触头动作，切断电机上升回路和幅度增大的回路。软件程序的设计:首先初始化ARM7芯片各个管脚的功能、A/D模块以及UART模块，然后进入while循环语句。管脚P0.27采集称重传感器的输出，用反非线性拟合得到的数学模型对传感器的输出进行校正，计算求出实际起重量。同时用P0.8-P0.15采集绝对值编码器的输出，根据臂架长度计算出当前的工作幅度，计算出此时的额定起重量。比较实际起重量和额定起重量，如果超载控制蜂鸣器蜂鸣、灯光闪烁以及控制继电器。同时把实际起重量和工作幅度经串口传输给液晶和人机界面进行显示。本实用新型利用了 ARM7微处理器的优点:32位核、高性能、低成本、功耗低的RISC微处理器。对现有一般力矩限制器系统进行改造，提高了力矩限制器的性能、功能以及可靠性。所设计的系统可以实现称重的准确测量、超过力矩限制的极限时可以自动报警并切断不安全方向的操作。同时用51单片机设计了最小系统在液晶上能显示出起重机的吊重、工作幅度。ARM7单片机与上机位之间的数据传输通过串行通信来实现，上机位采用VB设计人机界面，可以方便地显示起重机的吊重、工作幅度以及安全运行的区域等。
图1为系统总体框图。图2为人机界面显示。图3为系统整体程序流程图。
具体实施方式
:实施例1如图1所示，力矩限制器主要由主控制器ARM7、称重传感器、绝对值编码器、液晶显示、人机界面等组成的。其中主控制器是系统的核心，他主要的功能是对称重传感器及绝对值编码器的信号进行采集、处理数据、与人机界面通信、控制输出信号等；液晶主要在机旁显示实际起重量和工作幅度，人机界面主要是远程显示实际起重量、工作幅度以及安全运行的区域等。称重传感器实现对重力信号的采集，绝对值编码器实现对角度信号的采集。如图2所示，人机界面可以显示实际起升重量和工作幅度，并能显示起重机安全运行的区域，在力矩限制器曲线以内都是安全运行的区域。坐标轴上的黑色曲线表示力矩限制曲线。黑点表示当前工作的位置，横轴是工作幅度，纵轴表示起升重量。如果工作幅度增加则可以清楚的看到黑点往右移动，移动到力矩限制曲线处开始预警，再往右移就会超载报警限动，实际起重量达到105%额定起重量时，红点不能再往右移，工作幅度不能再增力口，但是反方向可以移动。此时如果工作幅度减小，黑点就会逐渐往左移动，报警变成预警，然后正常工作，当工作幅度最小时，臂架升到最高处，工作幅度不能再减小。当改变起升重量的值时，黑点会上下移动。如图3所示，首先初始化ARM7芯片各个管脚的功能、A/D模块以及UART模块，然后进入while循环语句。管脚P0.27采集称重传感器的输出，用反非线性拟合得到的数学模型对传感器的输出进行校正，计算求出实际起重量。同时用P0.8-P0.15采集绝对值编码器的输出，根据臂架长度计算出当前的工作幅度，计算出此时的额定起重量。比较实际起重量和额定起重量。当实际起重量达到90%额定起重量时:发出声光(黄色)报警，力矩限制器的LCD液晶及人机界面显示当前的工作幅度和起升重量。当实际起重量超过105%额定起重量时:司机室的“吊钩过载”指示灯发出红色灯光报警，力矩限制器的LCD液晶及人机界面显示工作幅度和起升重量，输出控制继电器使变幅机构只能作收幅动作，起升机构只允许下降动作，不允许上升动作。实际起重量和工作幅度是经过串口传输给液晶和人机界面进行显示的。一种海洋工程大型起重船的力矩限制器，包括主控制器、称重传感器、绝对值编码器、51单片机、液晶显示、人机界面，所述称重传感器、绝对值编码器、51单片机、人机界面分别与所述主控制器通过电路相连接，51单片机通过电路连接液晶显示，主控制器为ARM7TDM1-S型。主控制器还连接有声光报警装置。
权利要求1.一种海洋工程大型起重船的力矩限制器，其特征在于包括主控制器、称重传感器、绝对值编码器、51单片机、液晶显示、人机界面，所述称重传感器、绝对值编码器、51单片机、人机界面分别与所述主控制器通过电路相连接，所述51单片机通过电路连接液晶显示。
2.根据权利要求1所述的海洋工程大型起重船的力矩限制器，其特征在于所述主控制器为 ARM7TDM1-S 型。
3.根据权利要求1所述的海洋工程大型起重船的力矩限制器，其特征在于所述主控制器还连接有声光报警装置。
专利摘要本实用新型一种海洋工程大型起重船的力矩限制器，包括主控制器、称重传感器、绝对值编码器、51单片机、液晶显示、人机界面。本实用新型利用了ARM7微处理器的优点32位核、高性能、低成本、功耗低的RISC微处理器。对现有一般力矩限制器系统进行改造，提高了力矩限制器的性能、功能以及可靠性。所设计的系统可以实现称重的准确测量、超过力矩限制的极限时可以自动报警并切断不安全方向的操作。同时用51单片机设计了最小系统在液晶上能显示出起重机的吊重、工作幅度。
文档编号B66C13/16GK203159094SQ20122064974
公开日2013年8月28日 申请日期2012年12月1日 优先权日2012年12月1日
发明者罗佳佳, 王霞, 薛少妍 申请人:大连海事大学