摘要：在某在用橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用嵌入式技術(shù)對(duì)其進(jìn)行信息化改造。該系統(tǒng)采用３２位微控制器，基于ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ６０嵌入式操作系統(tǒng)和ＳＱＬｉｔｅ３嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)信息和故障信息的實(shí)時(shí)記錄和歷史追溯，滿足了國(guó)標(biāo)規(guī)定的安全監(jiān)控要求。通過面向?qū)ο蟮姆治觥㈤_發(fā)技術(shù)，將安全監(jiān)控信號(hào)源進(jìn)行了封裝和結(jié)構(gòu)化，提高了軟件的復(fù)用程度，多線程技術(shù)的運(yùn)用，提高了程序運(yùn)行的效率。實(shí)踐表明，該嵌入式系統(tǒng)可以替代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，性價(jià)比突出。

０ 引言

起重機(jī)械是八大類特種設(shè)備之一。起重機(jī)械的產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)不僅關(guān)系到生產(chǎn)效率和人民的生命安全，也關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)運(yùn)行安全和社會(huì)穩(wěn)定，是公共安全的重要組成部分。以上海為例，“十一五”期間，中小起重機(jī)械事故多發(fā)，全市共發(fā)生近４３起起重機(jī)械事故，造成３９人死亡、１４人受傷；起重機(jī)械事故占全市特種設(shè)備事故的３１％，位居全國(guó)第二；在用起重機(jī)械定檢的合格率只有８９４％；起重機(jī)械安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)合格率只有８０％。統(tǒng)計(jì)分析表明：起重機(jī)械事故中，設(shè)備的無證使用占了事故總數(shù)的３２％；無證人員作業(yè)導(dǎo)致事故發(fā)生占了２３％；因使用、管理不善導(dǎo)致的事故占事故總數(shù)的５６％；與維修有關(guān)的事故占事故總數(shù)的３３％。起重機(jī)械安全監(jiān)管技術(shù)列入了《國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》第５８項(xiàng)重大生產(chǎn)事故預(yù)警與救援優(yōu)先主題。國(guó)家質(zhì)檢總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)也聯(lián)合發(fā)布ＧＢ／Ｔ２８２６４—２０１２《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》。因此，應(yīng)用現(xiàn)代信息管理技術(shù)，以生產(chǎn)單位和使用單位為主體，規(guī)范、加強(qiáng)起重機(jī)械的使用和維保，提高起重機(jī)械本質(zhì)安全性能，防范事故，保障安全，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。在１臺(tái)在用３２ｔ／１０ｔ×２２５ｍ、Ａ５工作制通用起重機(jī)的繼電器控制基礎(chǔ)上，采用嵌入式技術(shù)，對(duì)該起重機(jī)進(jìn)行信息化改造，使之初步滿足了國(guó)標(biāo)要求的安全監(jiān)控管理要求，采集的相關(guān)信息可以進(jìn)一步作為起重機(jī)維保和性能評(píng)估的依據(jù)。

１ 橋式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)要求

１１ 安全監(jiān)控系統(tǒng)要求

起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集源應(yīng)依據(jù)ＧＢ／Ｔ２８２６４—２０１２表 １的要求，結(jié)合具體情況確定信號(hào)源進(jìn)行安全監(jiān)控。對(duì)橋式起重機(jī)應(yīng)采集的信息源包括：起重量限制器、起升高度限位器／下降深度限位器、運(yùn)行行程限位器、聯(lián)鎖保護(hù)安全裝置、同一或不同一軌道運(yùn)行機(jī)構(gòu)防碰撞裝置、超速保護(hù)裝置、起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器 （宜采集）。起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對(duì)起重機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)及故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和歷史追溯功能。

１２ 電氣控制方式

通用橋式起重機(jī)通常采用繼電器、接觸器方式控制。駕駛室控制電器采用聯(lián)動(dòng)臺(tái)對(duì)起重機(jī)進(jìn)行操作，控制器的布置方式為：右手用一個(gè)主令控制主鉤和副鉤，右手主令前－后動(dòng)作時(shí)控制主鉤下－上運(yùn)行，３～５個(gè)擋位，右手主令左－右動(dòng)作時(shí)控制副鉤上－下運(yùn)行，３～５個(gè)擋位；左手一個(gè)主令控制大車和小車運(yùn)行，左手主令前－后動(dòng)作時(shí)控制小車前－后運(yùn)行，５個(gè)擋位，左手主令左－右動(dòng)作時(shí)控制大車左 －右運(yùn)行，５個(gè)擋位；聯(lián)動(dòng)臺(tái)上設(shè)有鑰匙開關(guān)、啟動(dòng)和緊停按鈕、主電源和控制電源指示燈；駕駛室內(nèi)設(shè)有總空氣斷路器、３６Ｖ低壓風(fēng)扇、維修插座、照明開關(guān)等。

通用起重機(jī)通常有較為完備的安全保護(hù)措施。例如，安裝有起重量限制器進(jìn)行超載保護(hù)，其他的安全保護(hù)措施還包括起升上下限位、運(yùn)行機(jī)構(gòu)行程限位、聯(lián)鎖安全保護(hù)等。由于采用繼電器控制回路實(shí)現(xiàn)，無法進(jìn)行故障信息的實(shí)時(shí)記錄和歷史追溯。

１３ 安全監(jiān)控采集信息源

該橋式起重機(jī)安裝有起重量限制器，采用ＭｏｄＢｕｓＲＴＵ協(xié)議，通過ＲＳ４８５總線和起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)連接。起重量限制器以０５ｓ間隔發(fā)送載荷信息，通信協(xié)議中包含有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ＣＲＣ１６）以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。

起重機(jī)中的限位、安全聯(lián)鎖等信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。開關(guān)量信號(hào)又分為無源開關(guān)和有源開關(guān)，無源開關(guān)俗稱干接點(diǎn)，如起升高度限位器／下降深度限位器、大小車行程限位器、聯(lián)鎖保護(hù)安全裝置、防碰撞裝置等?？赏ㄟ^圖１所示接口電路接入系統(tǒng)，該接口電路具有限流、濾波、鉗位、光電隔離功能，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)；有源開關(guān)接點(diǎn)之間有極性，具有有電和無電２種狀態(tài)。在起重機(jī)的控制回路中，少量用于強(qiáng)電控制回路（～３８０Ｖ）繼電器沒有多余的觸點(diǎn)，為了采集這些繼電器狀態(tài)，采用了交流開關(guān)隔離變送器，將交流３８０Ｖ信號(hào)轉(zhuǎn)換成ＴＴＬ電平后接入系統(tǒng)。交流開關(guān)隔離變送器采用ＤＣ２４Ｖ供電，輸入／輸出隔離，隔離電壓２５００ＶＡＣ／ｍｉｎ，使起重機(jī)的控制回路和嵌入式系統(tǒng)隔離，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。