江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院 江苏苏州 215000
摘要：近年来，随着起重机的使用量的不断增加，起重机的安全事故发生数量快速的上升。因此，本文对桥式起重机的安全监控系统进行了简要的分析，以期能对其发展有所作用。
关键词：黑匣子；节点；安全监控；起重量
1 系统总体方案设计
1.1 系统总体结构
桥式起重机的安全监控管理系统的工作原理是通过各种传感器采集起重机的运行参数和人员信息，由此汇聚到黑匣子的节点，再将黑匣子的节点通过桥GPRS_DTU模块，然后将数据直接发送到基站，基站再通过网络把数据存入远程服务器，相关的职能部门可以通过网络访问远程服务器，并在特点软件系统中显示出各个监测对象。
1.2 黑匣子节点结构
桥式起重机的黑匣子硬件按照功能由外壳保护单元、数据显示模块、数据采集模块、数据储存模块、单片机、数据通讯模块、实时时钟模块、电源模块等这几个部分组成。
1.3 系统解决方案设计
1.3.1 主控芯片的选择
在主控芯片的选择上，因为监测数据的种类比较少，所以我们目前采用的起重机的相关安全检测管理系统一般都是采用51单片机，并且此种单片机的应用范围十分广泛，价格相比较之下，相比较低发展的程度也比较成熟。
1.3.2黑匣子节点采集方案选择
本系统中，黑匣子的接待需要对起升的高度、限位开关以及行程开关等一系列信息进行采集。其中，行程开关是直接通过单片机进行相关采取，而其他的数据采集则需要其他的设备进行辅助才能完成。
（1）行程和限位的开关采集。限垃开关的信号接入通常都有两种方式。第一种方式是当桥式起重机处于一般情况下，这时往往具有常开和常闭这两对触点，而其中的常闭触点往往介入起重机进行电路的控制，并且控制电机的电源。而常开触点一般情况下，就是处于空置的状态，I/O量采集模块通常可以利用来监控这个空置的常开触点状态，从而反映限位器的状态。第二种方式是桥式起重机限位器的常闭触点接入控制电路。在通过对控制电路限位给各个开关的触点位置，进行220 V继电器的线包的串入后，我们就可以通过检测电气的开关状态，从而得出限位器的相关状态。第一种方式的运用是完全的独立于桥式其中机的控制电路，具有简单以及可靠性强的优势，但是因为不同的限位器分布在了桥式起重机的各个部位，所以则需要我们进行长距离的布线。第二种方式的应用需要我们在源控制的电路当中进行继电器的串接，这就使得系统的可靠性降低，但是因为限位器在接入控制电路时，位置较为集中，所以需要的布线较少。
（2）起重量信息的采集。在本系统当中，起重载荷是直接从起重机械标配中的起重量限制器中进行获取的。并且其精度较高，一般小于5%。
（3）起升的高度信息采集。例如绝对式编码器和电位器这写方法一般都常用于测量旋转物体的角位移上。虽然，高度并不是角位移，但是我们只需要测量卷筒的角位移以及它的直径，便可以直接计算出现位移。但以上方法还具有一定的局限：角位移的测量范围有限，并且只限于一圈。在实际的情况当中，卷筒的旋转全数的范围并不止一圈。所以，卷筒轴就必须要外界减速器，使得所测量的控制在一圈的范围之内。同时，由于我们采用的机械方式已经经过了好几次的转换，在加上在电位器的本身就具有非线性，致使我们测量的精度会遭受到极大的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与此同时，其方法也有一定的优点，就是只要在开始的位置进行确定，就算测试系统在任何时候停机，在重启之后，所读取的数据还是可以准备的确定起重机吊钩的位移量。以上的这两种传感器的不同之处就是：前一种是进行数字信号的输出，后一种则是进行电压或者电流模拟信号的输出。我们在系统的使用中，大多是应用绝对式夺权光电编码器进行高度的测量。
2 黑匣子节点设计
2.1 电路设计
（1）采集模块电路的设计
开关量采集模块的电路设计是十分简单的，我们需要根据光耦的驱动电流确定输入电阻额的大小，接下来选择一个电容，我们可以使其与该输入电阻构成一个RC滤波回路，最后只需要通过滤通道上的毛刺干扰就完成了。系统一共设计了12路的开关量采集通道，各个通道进行同一个公共地的使用。
（2）通讯接口电路设计
在系统红，单片机继承了穿行的通讯接口，然后使用这些串行的通讯接口和RS485接口，进行芯片的驱动，片可以构成总线型的通讯网络，从而实现数据通讯，也就是完成系统设定的采集任务。RS485通讯是充分采用星型的结构，而这种结构具有借口简单、灵活性好以及价格低等一系列的优势，目前已经广泛的被应用在工控的系统当中使用。
2.2 程序设计
系统中的单片机需要完成下面的工作：
（1）读取开关的状态并进行时间的记录。第一路的开关为桥机的总电源按钮，上电以及断电之后分别进行时间的记录，用来记录工作的时间，其他的开关量只需要在进行变化后，进行相关的存储上传。
（2）需要向各个RS485接口分别发送查询的命令，并且要接收各个模块所采集到的数据，并且进行分别的计时。
（3）我们要把所采取到的数据进行上传，按照统一的格式需要，将其发送SPI接口，同时存入SD卡，并且进行上传。
在本设计中的系统需要进行开关量的查询，通过RS485总线进行起重量、起升高度以及同一轨道两车间距的查询，通过IC进行实时的时钟数据查询，通过SPI把读取的数据精确的存储到SD卡当中，并且通过串口0，发送的DTU模块，完成一个工作周期。
结束语：
起重机械象征着现代社会的文明程度，其中桥式起重机是应用最广发，使用数量最多的起重机械。所以，为了保障桥式起重机的安全操作，满足安监部门对设备管理的需求， 我们就需要结合大量的新技术，实现网络化的起重机械安全运行的检测，大力开发桥式起重机安全监控管理系统，促进起重机监控管理系统的应用。
参考文献：
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[3]Finkelstein Ehud，Weiss Shlomo.Microprocessor system buses：A case study.Journal of Systems Architecture，1999，45（12）：1151-1168.
论文作者:李斌,宗天荣
论文发表刊物:《基层建设》2016年23期
论文发表时间:2016/12/7
标签：黑匣子论文; 模块论文; 起重机论文; 系统论文; 触点论文; 位移论文; 管理系统论文; 《基层建设》2016年23期论文;