塔式起重机工况参数数据采集系统研究

论文摘要

塔式起重机(简称塔机)是工业与民用建筑施工中最重要的物料运输机械,随着社会经济的发展,其应用将越来越广泛;工程实践表明,塔机的安全性能已成为威胁建筑工人生命和国家财产的大问题,因而对塔机运行状态进行实时监控与管理具有重要意义。本课题基于国家“十一五”科技支撑计划“建筑工程装备研究与产业化开发”的子课题“群塔集中网络化管理技术与装置”的研究开展的。本文是该项目的前期塔机工况参数数据采集系统开发。塔机工况参数实时而准确地采集是对其进行有效监控的关键。本文在研究和参考国内外现有塔机工况参数数据采集系统的基础上,针对现有数据采集系统存在的问题,提出利用单片机作为控制系统的核心部件,开发了新一代多功能塔机工况参数数据采集系统。塔机工况参数数据采集系统主要对塔机工作过程中的角度、起升高度、称重量进行检测。本文根据塔机工作过程中的称重量、角度、高度检测原理,对塔机工况参数数据采集系统中使用的角度传感器、高度传感器、称重传感器进行选型,并确定了传感器的安装位置。在塔机工况参数数据采集系统硬件设计方面,本系统CPU选用AT89C52芯片,该芯片内置8位中央处理器和8KFLash存储单元,适用于塔机工作现场复杂的控制场合;采用点阵液晶显示,对塔机工作过程中的角度、称重量、起升高度等进行实时显示,为操作者提供直观的显示界面;采用DS1302时钟芯片进行时钟设计,记录不同状态下的时间信息,便于事故的查询;系统具有语音报警电路,在塔机发生危险时能够进行语音报警;另外还为塔机工况参数采集系统设计了具有“黑匣子”功能的数据存储模块,塔机在出现故障或超载时,单片机会将塔机起重数据和状态等信息存放到数据存储模块,方便事故分析。本文在软件设计方面采用模块式的设计理念,采用C51语言进行编程。本文逐一阐述了塔机工况参数数据采集系统主程序、A/D转换与标定模块、点阵液晶显示模块、时钟模块等各个功能模块的具体软件设计思想和实现方法,并给出了相应的流程图;最后对整个软件系统进行了优化。塔机的工作环境比较复杂,附近存在着很多的干扰。本文在塔机工况参数采集系统设计和调试中,结合实际,从硬件、软件、印制板布线等多个方面进行了抗干扰设计。塔机工况参数数据采集系统的调试结果表明,本文所研制的塔机工况参数数据采集系统运行良好,能够实时采集并显示系统预定中的起升高度、角度、称重量、时间等信息,并能在塔机发生危险时语音报警。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 课题国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.3.1 课题来源及其设计要求
• 1.3.2 课题的主要研究内容
• 第2章 塔机工况参数采集系统方案设计
• 2.1 塔机工况参数采集系统方案选择
• 2.2 塔机工况参数采集系统监控方案设计
• 2.2.1 塔机工况参数采集系统安全评价原理
• 2.2.2 塔机工况参数采集系统设计流程
• 2.3 塔机工况参数采集系统位置检测装置设计
• 2.3.1 塔机回转角度监测
• 2.3.2 塔机称重量监测
• 2.3.3 塔机起升高度监测
• 2.4 本章小结
• 第3章 塔机工况参数采集系统硬软件设计
• 3.1 塔机工况参数采集系统硬件设计
• 3.2 塔机工况参数采集系统各功能模块硬件设计
• 3.2.1 塔机工况参数采集系统前向通道设计
• 3.2.2 塔机工况参数采集系统数据存储设计
• 3.2.3 塔机工况参数点阵液晶显示设计
• 3.2.4 塔机工况参数采集系统时钟设计
• 3.2.5 塔机工况参数采集系统语音报警设计
• 3.3 塔机工况参数采集系统软件设计
• 3.3.1 塔机工况参数采集系统主程序模块设计
• 3.3.2 塔机工况参数数据转换模块程序设计
• 3.3.3 塔机工况参数液晶显示模块程序设计
• 3.3.4 塔机工况参数采集系统时钟模块程序设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 塔机工况参数数据采集系统调试
• 4.1 塔机传感器的安装
• 4.2 塔机工况参数数据采集系统调试
• 4.2.1 塔机工况参数采集系统硬件调试
• 4.2.2 塔机工况参数采集系统软件调试
• 4.2.3 塔机工况参数采集系统抗干扰设计
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢