铁路救援起重机新一代可视化全自动安全监控系统研究

论文摘要

针对铁路救援起重机蕴藏危险因素较多、对作业效率要求较高这些特性,本文在参考现有国内外起重机安全监控系统的基础上,结合现代电子、计算机、测控、仿真等方面最新成果,研究开发了一种可视化、新颖的铁路救援起重机安全监控系统。本文所研究系统数据传输构建于CAN总线,系统由一个主节点,若干小节点构成。小节点由P87C591单片机及其外围电路构成,它采集由传感器传来的起重机工况参数,对其进行适当的调理,并通过CAN模块与主节点之间进行通信。主节点由工控机、Windows操作系统及其上运行的可视化应用程序、CAN接口卡构成。主要负责对底层节点传输的工况参数进行处理,以直观可视的方式传递给操作者,并实时地计算出起重机的额定起重量,与实际起升质量相比较,当实际起升质量达到额定起重量的90%时,发出预报警信号,当达到100%时发出报警信号,当达到105%时发出控制信号,通过继电器输出对起升、回转、变幅、伸缩机构电磁阀的控制,以限制起重机朝危险方向动作。考虑系统功能的完善性,在本系统的开发过程中采用了自顶向下的设计理念,首先确定了系统的总体方案,划分软硬件功能。在底层节点的开发过程中,采用了Keil C51开发底层控制程序;主节点的开发主要分为CAN总线接口卡开发和Windows应用程序开发两部分,CAN总线与工控机接口部分是一块非智能的接口卡,主要通过独立的CAN控制器SJA1000实现底层与工控机并行端口之间的通信。上层的可视化Windows应用程序是由VC++结合OpenGL开发的一个仿真程序。根据底层传输上来的起重机工作状况参数模拟出起重机的工作情况。考虑系统的稳定性,本文采用了一系列软、硬件保护措施来提高系统的抗干扰能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铁路救援起重机及安全监控系统概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 起重机安全监控系统的发展趋势
• 1.3.1 系统发展趋势
• 1.3.2 软件发展趋势
• 1.3.3 硬件发展趋势
• 1.4 课题的主要研究工作
• 1.4.1 可视化全自动安全监控系统的构想
• 1.4.2 论文主要研究工作
• 第2章 系统分析与总体设计
• 2.1 系统基本结构
• 2.2 传感器选择
• 2.3 上位机解决方案
• 2.3.1 单片机方案
• 2.3.2 工控机方案
• 2.4 系统总体方案
• 第3章 CAN总线
• 3.1 现场总线概述
• 3.2 CAN总线的特点
• 3.3 CAN总线的应用前景
• 第4章 硬件设计
• 4.1 主节点设计
• 4.1.1 SJA1000介绍
• 4.1.2 SJA1000与并行端口的接口电路设计
• 4.2 最小节点设计
• 4.2.1 微处理器与CAN总线收发器
• 4.2.2 MCU外围电路设计
• 4.2.3 信号采集系统预处理
• 4.2.4 直流稳压电源设计
• 第5章 软件设计
• 5.1 概述
• 5.2 所用开发工具
• 5.3 底层节点软件设计
• 5.3.1 CAN报文的发送
• 5.3.2 CAN报文的接收
• 5.3.3 自动位速率检测
• 5.3.4 CAN控制器自检测
• 5.4 主节点软件设计
• 5.4.1 SJA1000与EPP模式下并口数据的传输
• 5.4.2 监控原理的实现
• 第6章 抗干扰设计
• 6.1 干扰成因及后果
• 6.2 系统抗干扰措施
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• Service程序源代码'>附录 1 TX_Service程序源代码
• Service程序源代码'>附录 2 RX_Service程序源代码
• 附录 3 自动位速率检测程序源代码
• 攻读硕士学位期间发表的论文