起重机智能超载怎么办？
更新时间：2019-03-01 12:07:32 作者：kfcrane 点击：212
目前在用的超载限制器只有简单的超载限制功能，因其功能单一，无法满足众多客户的需求，研制高精度、智能化、网络化的超载限制器迫在眉睫。本文设计了具有黑匣子功能的智能超载限制器。其在功能设计上模仿了飞机的“黑匣子”功能，可在起重机运行过程中对各安全机构状态进行监控和记录，当起重机超载和发生故障时发出报警并采取相关安全措施，从而保证起重机的运行安全。当我们需要对起重机进行事故分析和维修保护时，黑匣子中记录的各种数据可发挥巨大作用，方便工程师对设备进行检修[1-2]。
1 方案设计
本文设计的超载限制器中的黑匣子主要用来记录起重机的工作时间、超载次数、启动次数、运行时间、通电时间、剩余安全工作周期(SWP%)、负载皮重，以及每次的起重量及时间、超载重量及时间、起重机各机构的故障信息等，而且能够通过USB接口连接电脑查看和读取数据。
超载限制器以ARM芯片的STM32F103VET6为核心，通过U盘芯片CH376来搭建硬件电路，STM32F103VET6处理器将采集模块采集到的重量信息、故障信息等计算处理后保存在U盘中。而且U盘容量大，不受空间限制。智能超载限制器的结构框图如图1所示。
2 U盘电路设计
U盘数据存储模块采用CH376芯片主机模式开发U盘接口，其功能是在无PC的情况下，通过U盘进行数据的存储，也可通过U盘配置系统参数[3-4]。
本文选择SPI串行接口方式，利用STM32F103VET6的SPI1端口与CH376通信，其硬件电路如图2所示。CH376芯片的管脚D3、D5、D6、D7分别与STM32的PA4、PA5、PA7、PA6管脚相连。此处利用了IO口的第二功能：PA4的第二功能是SPI1_NSS，PA5的第二功能是SPI1_SCK，PA6的第二功能是SPI1_MISO，PA7的第二功能是SPI1_MOSI。
图1 智能超载限制器的结构框图
图2 U盘电路设计
为了在不打开外壳的情况下读取U盘中的信息，在外壳面板上留USB接口，如图3所示，插入USB线与计算机连接后，就可以读取U盘信息，而且也可以修改U盘信息。
为了保护U盘里面的信息不被随意修改和查看，设计了访问权限，即通过面板按键输入正确的密码后，方可正常读取U盘信息。在电路上设计了一个继电器，如图4所示，当密码正确后STM32管脚PA8置低电平，光耦4N32导通，继电器导通，从而U盘外接接口电路中的UD+线与CH376的相应管脚UD+接通。
3 软件设计
系统程序中，CH376.C为SPI串行连接的硬件抽象层；CH376INC.H为CH376的定义文件；SPI.C为STM32的IO口配置文件；FILE_SYS.H与FILE_SYS.C为CH376芯片文件系统层，用于提供文件系统常用子函数和命令打包。而在顶层应用文件UPAN.C中编写写数据函数和读取数据函数。
写数据程序如下：
void dat_write(u8 *buff,PUINT8 path)//将数据写入指定路径的文件中
{ u8 s;
s = CH376FileOpenPath( path ); /* 打开多级目录下的文件
if( s == USB_INT_SUCCESS )
{ /* 文件存在并且已经被打开,移动文件指针到尾部以便添加数据 */
s = CH376ByteLocate( 0xffffffff );/* 移到文件的尾部 */
s = CH376ByteWrite((unsigned char *)buff, strlen((const char *)buff), NULL ); /* 以字节为单位向当前位置写入数据块 */
s = CH376FileClose( TRUE ); //关闭
} else
{ /* 没有找到文件,必须新建文件 */
s = CH376FileCreatePath( path ); /* 新建多级目录下的文件*/
s = CH376ByteLocate( 0xffffffff );/* 移到文件的尾部 */
s = CH376ByteWrite((unsigned char *)buff, strlen((const char *)buff), NULL ); /* 以字节为单位向当前位置写入数据块 */
s = CH376FileClose( TRUE ); //关闭
} s=s;
}
外接U盘接口电路 USB继电器电路
读数据程序如下：
u32 data_read(PUINT8 path)//从U盘中读取数据
{int i; u8 s;//变量临时存放
u16RealCount; u8 bufferR1[20]; u8 len=0; u8 bkp_data[20]; u32 data;
s = CH376FileOpenPath( path ); /* 打开多级目录下的文件
if( s == USB_INT_SUCCESS )
{ /* 文件存在并且已经被打开,移动文件指针到尾部以便添加数据 */
len=CH376GetFileSize();/* 读取当前文件长度 */
CH376ByteLocate(0); /* 以字节为单位移动当前文件指针 */
s = CH376ByteRead( bufferR1, len, &RealCount ); /* 以字节为单位从当前位置读取数据块 */
} else
{ /* 没有找到文件,必须新建文件 */
s=CH376FileCreatePath( path );/*新建多级目录下的文件*/
len=0;
}
for(i=0;i<>
s = CH376FileClose( TRUE ); /* 关闭文件,对于字节读写建议自动更新文件长度 */
data=bkp_data[0]*10000000+bkp_data[1]*1000000+bkp_data[2]*100000+bkp_data[3]*10000+bkp_data[4]*1000+bkp_data[5]*100+bkp_data[6]*10+bkp_data[7];break;
memset(bkp_data,0,20); memset(bufferR1,0,20);//清空变量
s=s;
return data;
}
4 U盘存储格式
总而言之，我们研究的超载限制器利用U盘的稳定性高、数据传输速率快、容量大等优点，把起重机各个机构的工作运行情况等数据记录下来，给起重机工作状态分析和故障维修奠定了基础。具有黑匣子功能的超载限制器已经运用到了某客户双柳基地100 t电动双梁起重机中，满足了客户的要求，得到了用户的好评。
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