CN107673207A - 一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 - Google Patents
一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107673207A CN107673207A CN201710972120.1A CN201710972120A CN107673207A CN 107673207 A CN107673207 A CN 107673207A CN 201710972120 A CN201710972120 A CN 201710972120A CN 107673207 A CN107673207 A CN 107673207A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lpc1768
- tower crane
- monitoring system
- lifting mechanism
- system based
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/16—Applications of indicating, registering, or weighing devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
- B66C23/62—Constructional features or details
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0428—Safety, monitoring
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/25—Pc structure of the system
- G05B2219/25314—Modular structure, modules
Abstract
本发明公开了一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，包括信号调理电路、电源模块、顶升位移测定传感器、液压油高压侧油压传感器、油箱液面高度测定传感器、液压油油温传感器和液压支架输出压力传感器，信号调理电路分别连接有主控微控制器和逻辑开关，主控微控制器分别连接有逻辑开关、显示模块和执行器，逻辑开关还与执行器连接，电源模块提供系统所需的所有电能供应。本发明的有益效果：通过LPC1768处理器进行分析和判断，通过高亮度和可靠性的LED数码管显示当前实时系统工作状态及采集数据数值，实现了对各传感器数据的准确采集和判断，能够正确完成顶升和下降动作与指令。
Description
技术领域
本发明涉及监控系统技术领域，具体来说，涉及一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统。
背景技术
塔式起重机（以下简称为“塔机”）是现代工业与民用建筑的主要施工机械之一。随着建筑业的迅猛发展，塔机由于其多种优点而得到越来越广泛的应用，在建筑领域处于不可替代的地位，发挥着越来越重要的作用。在当前建设中，如各大城市的高层建筑施工、桥梁工程、电力建设工程、化工建设工程、冶金建设工程等。这些工程都对建筑塔式起重机的高度提出了越来越高的要求，这使塔身的接高不再依赖其它设备，必须能够实现自顶升架设。
根据塔吊人才网统计结果，2013年全国共发生各类塔吊事故130起，其中塔吊顶升（降节）事故53起，占比40%。其主要原因是操作人员违章作业、液压设备故障、塔吊结构质量问题。
随着建筑物的升高，自升式塔机能借助于其内部顶升机构的作用而自行接高，因此而得到广泛的应用，随之而来的安全问题也成为关注的焦点。
塔机作为一个复杂的钢结构体系，金属结构常采用轻质高强材料，按照《塔式起重机设计规范，GB/T 13 752-92》设计的塔机，一般能够保证强度、刚度、稳定性要求。但鉴于顶升工况的特殊性，顶升作业中顶升结构与塔身完全分离，仅通过顶升油缸传递上部载荷，结构极不稳定。另外，塔机作业环境均在户外，风载等载荷具有偶然性、不确定性，这给顶升作业带来更大的安全问题。因此，对塔机顶升结构以及顶升工况的研究与实时监测势在必行。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，包括信号调理电路和电源模块，所述信号调理电路的左侧分别连接有顶升位移测定传感器、液压油高压侧油压传感器、油箱液面高度测定传感器、液压油油温传感器和液压支架输出压力传感器，所述信号调理电路的右侧分别连接有主控微控制器和逻辑开关，所述主控微控制器分别连接有逻辑开关、显示模块和执行器，所述逻辑开关还与执行器连接，其中，所述电源模块提供系统所需的所有电能供应。
进一步的，所述电源模块包括220V交流步进电机供电部分、24V工业传感器供电部分、12V控制继电器供电部分和3.3V核心处理器供电部分。
优选的，所述24V工业传感器供电部分采用24V/1A以上的开关电源。
进一步的，所述显示模块由4个发光数码管构成。
进一步的，所述主控微控制器的型号为NXP LPC1768。
进一步的，所述信号调理电路为模拟数字转换芯片ADS1115信号调理电路。
本发明的有益效果：本发明采用高精度AD转换芯片采集液压油压力、液压油高度、顶升位移距离等实时判决参数；通过LPC1768处理器进行分析和判断，通过高亮度和可靠性的LED数码管显示当前实时系统工作状态及采集数据数值，实现了对各传感器数据的准确采集和判断，能够正确完成顶升和下降动作与指令；便于现场工作人员直观的完成数据读取和问题判断；同时具有良好的通用性、便携性和实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统的结构框图；
图2 根据本发明实施例所述的电源模块结构框图；
图3 根据本发明实施例所述的一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控方法的流程图；
图4根据本发明实施例所述的3.3V电源设计电路图；
图5根据本发明实施例所述的3.3V去耦滤波网络电路图；
图6根据本发明实施例所述的处理器电源指示灯电路图；
图7根据本发明实施例所述的ADS1115转换电路图；
图8根据本发明实施例所述的执行器增压检测电路图；
图9根据本发明实施例所述的执行器保压检测电路图；
图10根据本发明实施例所述的执行器泄压检测电路图；
图11根据本发明实施例所述的顶升控制用自复位按键检测电路图；
图12根据本发明实施例所述的下降控制用自复位按键检测电路图；
图13根据本发明实施例所述的中扭矩交流步进电机正转控制电路图；
图14根据本发明实施例所述的中扭矩交流步进电机反转控制电路图；
图15根据本发明实施例所述的单路一位显示电路图；
图16根据本发明实施例所述的12V电源设计电路图；
图中：
1、信号调理电路；2、顶升位移测定传感器；3、液压油高压侧油压传感器；4、油箱液面高度测定传感器；5、液压油油温传感器；6、液压支架输出压力传感器；7、显示模块；8、执行器；9、电源模块；10主控微控制器；11、逻辑开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，根据本发明实施例所述的一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，包括信号调理电路1和电源模块9，所述信号调理电路1的左侧分别连接有顶升位移测定传感器2、液压油高压侧油压传感器3、油箱液面高度测定传感器4、液压油油温传感器5和液压支架输出压力传感器6，所述信号调理电路1的右侧分别连接有主控微控制器10和逻辑开关11，所述主控微控制器10分别连接有逻辑开关11、显示模块7和执行器8，所述逻辑开关11还与执行器8连接，其中，所述电源模块9提供系统所需的所有电能供应。
在一具体实施例中，所述电源模块9包括220V交流步进电机供电部分、24V工业传感器供电部分、12V控制继电器供电部分和3.3V核心处理器供电部分。
在一具体实施例中，所述24V工业传感器供电部分采用24V/1A以上的开关电源。
在一具体实施例中，所述显示模块7由4个发光数码管构成。
在一具体实施例中，所述主控微控制器10的型号为NXP LPC1768。
在一具体实施例中，所述信号调理电路1为模拟数字转换芯片ADS1115信号调理电路。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，本发明的工作原理为：由液压油高压侧油压、液压油油温、顶升位移测定、油箱液面高度测定、液压支架输出压力将实时数据检测到后，送至LPC1768嵌入式处理器根据预先设定的算法，计算和判断出目前工作状态，并按操作流程要求完成，顶升、暂停、下降、报警急停等动作。
本发明所述的电源模块包括220V交流步进电机供电部分、24V工业传感器供电部分、12V控制继电器供电部分和3.3V核心处理器供电部分构成；其中，所述220V交流步进电机供电部分，通过控制箱体外接经由总控开关引线引入，并由电路板相应控制继电器控制，向液压加压泵控制杆施加动作用控制步进电机加载；24V工业传感器供电部分选购可靠性较好的24V/1A以上的开关电源；12V控制继电器供电部分使用LM2596-12芯片为中扭矩步进电机供电控制用12V继电器供电，电路设计如图16所示。
本发明所述的3.3V核心处理器供电部分使用LM2596-3.3芯片为核心控制处理器LPC1768工作使用供电，由于LPC1768处理器特点，还需为其配置数字模拟电源隔离和去耦滤波网络，电路设计如图4-5所示；同时，为直观显示处理器电源工作情况，以便进行故障的排除和判断，设计了处理器电源指示灯电路，如图6所示。
本发明的五个主要物理量传感器使用4-20mA电流输出模式，因此在对电流量采集时需要将电流值转换为电压，电流-电压转换电路，采用高精度的200欧姆电阻完成电流至电压信号的转换，其转换后范围为0.8-4V。
使其能够被准确和稳定的完成模拟-数字转换（以下简称模数）过程，形成处理器电路可以识别的数字信号；模数过程所选用的转换芯片为TI公司生产的ADS1115芯片，其具有16位分辨率的高精度模数转换器（ADC），采用超小型的无引线封装；ADS1115在设计时考虑到了精度、功耗和实现的简易性，具有一个板上基准和振荡器；数据通过一个I2C兼容型串行接口进行传输，采用2.0V至5.5V的单工作电源；因此，其使用非常便利，片内板载的电压基准源及模数转换精度较为方便和保持足够的精度，其电路如图7所示。
本发明所述的逻辑开关包括3路执行器位置传感器开关和2路升降按钮开关；其中，3路执行器位置传感器开关，由两种限位开关构成，用以检测液压油泵加压、保压和减压控制杆的位置，为了保证模拟和数字部分电源的隔离，采用光电耦合器进行隔离，其电路设计如图8-10所示；2路升降按钮开关，由红色和绿色两个自复位按键构成，分别对应顶升和下降操作，其按键检测电路如图11-12所示。
本发明所述的执行器为塔机顶升液压油泵控制杆执行器；显示电路还需按照处理器采集的数据显示所有五路传感器实时数据内容，每路显示模块由4个发光数码管构成，以保证在日光下也可以清晰的显示数据。
其中，顶升油泵的执行器由中扭矩交流步进电机来构成，通过控制该步进电机交流火线输入端来控制其完成正转和反转的运行，由此正反转带动顶升油泵控制杆运行，以完成增压、保压、减压的三个过程；其火线控制电路如图13-14所示；显示电路所使用的8位数码管为共阴极数码管，为保证显示清晰度系统采用静态显示方式，为减小处理器在显示部分的无畏开销采用74HC595电路方案来完成数据的三线串行传输和显示；其单路一位显示电路设计如图15所示。
数据处理与判断模块电路由主控处理器LPC1768和其附属电路构成，LPC1768是NXP公司基于Cortex-M3的工业级MCU，具有极好的工业环境稳定性，真正的中档性能和功效，能够同时运行来自以太网、USB（主机或设备），CAN和LCD显示器等外设的多种高带宽数据流；其工作速率为120MHz，闪存为512KB，SRAM为96KB，并具有12位A/D和10位D/A转换器以及内置RC振荡器，是较为稳定和可靠的工业控制用处理器。
系统运行过程中，LPC1768要完成各项传感器的分别A/D取值、上升/下降按键检测、执行器动作及动作位置判断、各参数阈值判断及超阈值保护性动作等复杂功能；其软件流程图如图3所示：首先启动系统，然后判断各模块初始化是否正常，若不正常则系统报警锁定，若正常则进行下一步；其次采集个输入数据参数值并显示采集数据值；然后判断顶升命令按键是否按下，若已按下则进行下一步，若没按下则重新采集个输入数据参数值；再然后判断各参数是否在允许工作范围内，若不在允许工作范围内，则系统报警锁定，若在允许工作范围内则进行下一步；最后执行器执行动作，并重新采集个输入数据参数值。
综上所述，本发明采用高精度AD转换芯片采集液压油压力、液压油高度、顶升位移距离等实时判决参数；通过LPC1768处理器进行分析和判断，通过高亮度和可靠性的LED数码管显示当前实时系统工作状态及采集数据数值，实现了对各传感器数据的准确采集和判断，能够正确完成顶升和下降动作与指令；便于现场工作人员直观的完成数据读取和问题判断；同时具有良好的通用性、便携性和实时性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，其特征在于，包括信号调理电路（1）和电源模块（9），所述信号调理电路（1）的左侧分别连接有顶升位移测定传感器（2）、液压油高压侧油压传感器（3）、油箱液面高度测定传感器（4）、液压油油温传感器（5）和液压支架输出压力传感器（6），所述信号调理电路（1）的右侧分别连接有主控微控制器（10）和逻辑开关（11），所述主控微控制器（10）分别连接有逻辑开关（11）、显示模块（7）和执行器（8），所述逻辑开关（11）还与执行器（8）连接，其中，所述电源模块（9）提供系统所需的所有电能供应。
2.根据权利要求1所述的一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，其特征在于，所述电源模块（9）包括220V交流步进电机供电部分、24V工业传感器供电部分、12V控制继电器供电部分和3.3V核心处理器供电部分。
3.根据权利要求2所述的一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，其特征在于，所述24V工业传感器供电部分采用24V/1A以上的开关电源。
4.根据权利要求1所述的一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，其特征在于，所述显示模块（7）由4个发光数码管构成。
5.根据权利要求1所述的一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，其特征在于，所述主控微控制器（10）的型号为NXP LPC1768。
6.根据权利要求1所述的一种基于LPC1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统，其特征在于，所述信号调理电路（1）为模拟数字转换芯片ADS1115信号调理电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710972120.1A CN107673207A (zh) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710972120.1A CN107673207A (zh) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107673207A true CN107673207A (zh) | 2018-02-09 |
Family
ID=61139690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710972120.1A Pending CN107673207A (zh) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107673207A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102642790A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-08-22 | 赵皓 | 一种计算机控制的液压顶升系统 |
| CN103738868A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-23 | 沈阳建筑大学 | 塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统 |
| CN205772976U (zh) * | 2016-05-24 | 2016-12-07 | 江西飞达电气设备有限公司 | 一种塔机顶升加节降节预报警装置 |
| CN106957019A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-07-18 | 辽宁省安全科学研究院 | 塔式起重机顶升平台监控系统 |
| CN206502543U (zh) * | 2017-02-28 | 2017-09-19 | 江西飞达电气设备有限公司 | 一种塔机智能广播预报警装置 |
| CN207404722U (zh) * | 2017-10-18 | 2018-05-25 | 中铁建设集团有限公司 | 一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 |
-
2017
- 2017-10-18 CN CN201710972120.1A patent/CN107673207A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102642790A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-08-22 | 赵皓 | 一种计算机控制的液压顶升系统 |
| CN103738868A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-23 | 沈阳建筑大学 | 塔式起重机顶升系统受力状态在线监控系统 |
| CN205772976U (zh) * | 2016-05-24 | 2016-12-07 | 江西飞达电气设备有限公司 | 一种塔机顶升加节降节预报警装置 |
| CN106957019A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-07-18 | 辽宁省安全科学研究院 | 塔式起重机顶升平台监控系统 |
| CN206502543U (zh) * | 2017-02-28 | 2017-09-19 | 江西飞达电气设备有限公司 | 一种塔机智能广播预报警装置 |
| CN207404722U (zh) * | 2017-10-18 | 2018-05-25 | 中铁建设集团有限公司 | 一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101780926B (zh) | 履带起重机力矩限制系统 | |
| CN101178061A (zh) | 混凝土泵智能监测和控制系统 | |
| CN107063387B (zh) | 储水设备的水满检测方法、装置及除湿机 | |
| CN102304979B (zh) | 预应力张拉装置的自动化控制装置 | |
| CN101693507B (zh) | 可显示载荷及超载警示的液压千斤顶 | |
| CN102826452A (zh) | 起重机载荷谱数据获取系统、方法以及疲劳寿命评估系统 | |
| CN101865181B (zh) | 舞台驱动应用的液压系统自动诊断系统 | |
| CN101881001A (zh) | 一种挂篮应力及变形预警系统 | |
| CN207404722U (zh) | 一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 | |
| CN207209796U (zh) | 海上平台起重机健康监测与维保服务系统 | |
| CN202511931U (zh) | 预应力构件张拉测量装置 | |
| CN101196110A (zh) | 对钻井现场起下钻过程进行监测与自动灌浆控制的方法 | |
| CN201614243U (zh) | 履带起重机力矩限制系统 | |
| CN107673207A (zh) | 一种基于lpc1768处理器的塔式起重机顶升机构监控系统 | |
| CN204057724U (zh) | 一种半潜平台波浪补偿装置钢丝绳检测装置 | |
| CN206278788U (zh) | 一种基于多编码器的施工电梯精确平层定位系统 | |
| CN103115785A (zh) | 混凝土泵车减振系统的故障诊断方法和系统与混凝土泵车 | |
| CN103134697A (zh) | 混凝土泵车减振系统的故障诊断方法和系统与混凝土泵车 | |
| CN209761388U (zh) | 一种用于钻井作业的智能灌浆预警系统 | |
| CN2934193Y (zh) | 高空作业车工作斗限重控制系统 | |
| CN217873906U (zh) | 一种电控刹车系统及作业机械 | |
| CN201456228U (zh) | Phc管桩张拉自动控制系统 | |
| CN201386553Y (zh) | 抽油机井智能间抽控制系统 | |
| CN203095460U (zh) | 基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置 | |
| CN200999183Y (zh) | 塔机工作状态实时监控装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180703 Address after: 100131 Shijingshan Road, Shijingshan District, Shijingshan District, Beijing Applicant after: Zhongtie Construction Group Corporation Limited Applicant after: China Railway Construction Group Beijing Engineering Co., Ltd. Address before: 100131 Shijingshan Road, Shijingshan District, Shijingshan District, Beijing Applicant before: Zhongtie Construction Group Corporation Limited Applicant before: Beijing Ze Technology Co. Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180831 Address after: 100131 Shijingshan Road, Shijingshan District, Shijingshan District, Beijing Applicant after: Zhongtie Construction Group Corporation Limited Applicant after: China Railway Construction Group Beijing Engineering Co., Ltd. Applicant after: Beijing like Technology Co., Ltd. Address before: 100131 Shijingshan Road, Shijingshan District, Shijingshan District, Beijing Applicant before: Zhongtie Construction Group Corporation Limited Applicant before: China Railway Construction Group Beijing Engineering Co., Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |