田安峰

（寧夏天地奔牛銀起設(shè)備有限公司，寧夏銀川750000）

基于AT89C52單片機(jī)的起重機(jī)經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

田安峰

（寧夏天地奔牛銀起設(shè)備有限公司，寧夏銀川750000）

闡述一種基于單片機(jī)的起重機(jī)專用控制系統(tǒng)，具有成本低，安全性高，擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，可應(yīng)用在常規(guī)接觸器控制，調(diào)壓變頻控制的各類天車上。

單片機(jī)；起重機(jī)；控制器

引言

隨著生產(chǎn)力和技術(shù)的發(fā)展，起重機(jī)的電氣控制越來越自動(dòng)化，智能化。PLC、變頻器、觸摸屏、各類編碼器，定位系統(tǒng)均已廣泛應(yīng)用在各種類型的天車上，這些新型控制方式大多采用西門子可編程邏輯控制器（PLC），雖然PLC均已應(yīng)用在冶金，核電等工業(yè)，但是依然面臨成本高，對(duì)維修人員要求高，很多應(yīng)用場(chǎng)合功能過剩等問題。本文將介紹一種基于單片機(jī)的起重機(jī)控制器，可應(yīng)用于常規(guī)、調(diào)壓、變頻、遙控等各種規(guī)格的天車，企業(yè)可以使用此控制器節(jié)約大量的設(shè)計(jì)成本，繪圖成本，人員和生產(chǎn)成本，更容易實(shí)現(xiàn)模塊化，系類化生產(chǎn)，使企業(yè)具備獨(dú)特風(fēng)格，具有相當(dāng)高的市場(chǎng)價(jià)值。

1　目前起重機(jī)的電氣控制方式

1.1接觸器控制

起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)為QR2S兩檔反接控制方式，平移機(jī)構(gòu)為QR1Y、QR2Y、QR3Y等控制方式，對(duì)于起重機(jī)而言，起升機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是在主令控制器第一，二檔為反接制動(dòng)，轉(zhuǎn)子串五到六級(jí)電阻，按級(jí)切除，雖然成本低，但對(duì)于較復(fù)雜、關(guān)聯(lián)性較多的控制，原理圖的設(shè)計(jì)就會(huì)比較復(fù)雜，容易發(fā)生線路故障，檢修起來不方便。

1.2PLC控制

PLC的控制邏輯靠編程來實(shí)現(xiàn)，使其具備相當(dāng)?shù)撵`活性，提供開關(guān)量模擬量輸入輸出，總線通訊，工業(yè)以太網(wǎng)通訊等控制方式，改變了以往的原理圖繪圖方法。線路規(guī)律性強(qiáng)，不易發(fā)生故障，但是成本高，功能過剩。以下所介紹的“起重機(jī)經(jīng)濟(jì)型安全控制系統(tǒng)”就是一種PLC的替代方案。

2　起重機(jī)經(jīng)濟(jì)型安全控制系統(tǒng)的開發(fā)

PLC本質(zhì)上也是由單片機(jī)構(gòu)成，單片機(jī)擁有各種強(qiáng)大的功能，可以應(yīng)用在汽車，煤礦，電站，金屬冶煉，等各種工廠設(shè)備中，使用一種專用的控制系統(tǒng)，既解決了控制的靈活性，擴(kuò)展性，又節(jié)約了成本，提高了競(jìng)爭(zhēng)力，這個(gè)系統(tǒng)。核心由89C52單片機(jī)構(gòu)成，為保證有足夠的輸入輸出點(diǎn)以及安全可靠的性能，將采用多機(jī)通訊的方式，多個(gè)單片機(jī)聯(lián)合工作，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊功能，控制器包含主控器和遠(yuǎn)程控制器兩個(gè)關(guān)鍵部分［1］。

2.1主控器

主控器由5個(gè)89C52單片機(jī)組成多機(jī)系統(tǒng)，配備40個(gè)繼電器輸出點(diǎn)，40個(gè)繼電器輸入點(diǎn)，多機(jī)系統(tǒng)采用總線型主從式結(jié)構(gòu)，一個(gè)主機(jī)，4個(gè)從機(jī)，從機(jī)服從主機(jī)的調(diào)度，支配，每個(gè)從機(jī)運(yùn)行一個(gè)機(jī)構(gòu)的程序，針對(duì)天車特點(diǎn)，分別運(yùn)行主起升、副起升機(jī)構(gòu)，小車、大車機(jī)構(gòu)。這樣不但為天車提供了足夠多的輸入輸出點(diǎn)，同時(shí)增加了控制器的可靠性，便于維修檢查。

2.2遠(yuǎn)程控制器

遠(yuǎn)程控制器位于司機(jī)室，3個(gè)89C51組成，司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)有四個(gè)機(jī)構(gòu)的檔位信號(hào)，通常一臺(tái)天車至少需要30多根控制線從橋架放到司機(jī)室，設(shè)計(jì)和安裝很不方便，這里使用RS485通訊方式，將位于司機(jī)室的遠(yuǎn)程控制器與主控器連接。只需一根兩芯屏蔽電纜即可?？刂破鲙в?5個(gè)輸入繼電器模塊，10個(gè)輸出繼電器模塊。

2.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成

每個(gè)單片機(jī)使用一個(gè)RC復(fù)位電路，一個(gè)震蕩電路。復(fù)位電路的功能是在應(yīng)用系統(tǒng)上電時(shí)讓單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，震蕩電路為單片機(jī)提供動(dòng)力，89C52單片機(jī)共40個(gè)引腳，按功能主要分為電源和時(shí)鐘引腳、編程控制引腳、I/O引腳。通過C語(yǔ)言編程來控制I/O口的高低電平。內(nèi)部自帶兩個(gè)定時(shí)器。

2.4單片機(jī)主從控制

由于天車所需要的輸入輸出點(diǎn)眾多，單個(gè)單片機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足，所以就使用多個(gè)單片機(jī)聯(lián)機(jī)通訊的方式組成系統(tǒng)，短距離通訊采用單片機(jī)的RDX，TDX兩個(gè)引腳做串口通訊，遠(yuǎn)距離通訊采用RS485方式，主控單元部分由一個(gè)主機(jī)芯片，7個(gè)從機(jī)芯片建立成主從控制系統(tǒng)，從機(jī)服從主機(jī)的調(diào)度支配，每個(gè)機(jī)構(gòu)使用一個(gè)獨(dú)立的芯片，避免一個(gè)芯片出現(xiàn)問題影響到其他機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高安全高可靠運(yùn)行。

2.5單片機(jī)輸入輸出電路設(shè)計(jì)

起重機(jī)控制回路通常采用AV220V交流控制，單片機(jī)控制電壓通常在5～12 V之間，所以這里使用繼電器做輸入隔離，避免了外部電路出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)控制器造成損害。輸出使用光耦輸出，光耦是以光為媒介來傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器與受光器封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)了“電—光—電”轉(zhuǎn)換。它具有體積小、壽命長(zhǎng)、無觸點(diǎn)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)輸出和輸入完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離［2］。

3　起重機(jī)經(jīng)濟(jì)型控制器在天車上的應(yīng)用

天車的工況通常比較復(fù)雜，很多處于高溫，高粉塵，高負(fù)荷的情況下工作，這需要控制器具備高可靠高安全性。本方案使用多芯片分別控制各機(jī)構(gòu)，與主機(jī)進(jìn)行RS485通訊。輸入使用繼電器做隔離，輸出使用光耦隔離的方式，增加了控制器的可靠運(yùn)行。使用專用起重機(jī)控制器，可以簡(jiǎn)化接線，簡(jiǎn)化維修，還具備更多擴(kuò)展功能，可擴(kuò)展RS232通訊接口，直接和調(diào)壓器變頻器通訊，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線工作模式，減少的線路的敷設(shè)，節(jié)約成本，同時(shí)可以擴(kuò)展屏幕顯示，實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)的的準(zhǔn)確的為維修人員排除故障［3］。

4　結(jié)語(yǔ)

起重機(jī)經(jīng)濟(jì)型控制器的開發(fā)將能大大減少設(shè)計(jì)成本，形成模塊化規(guī)?；O(shè)計(jì)。結(jié)合常規(guī)，調(diào)壓，變頻多種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配合使用，降低成本的同時(shí)給企業(yè)和用戶帶來極大的方便。

［1］張志文.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社.1998（6）：69-78.

［2］陳海宴.51單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2010：129.

［3］邱棟梁.國(guó)內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài)［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，1997（5）：85-93.

（編輯：劉楠）

Design on AT89C52 Crane Control System Based on Economy

Tian Anfeng
（Ningxia Tiandi Benniu Yinqi Equipment Co.，Ltd.，Yinchuan Ningxia 750000）

This paper expounds a kind of special crane control system based on single chip microcomputer with characteristics of low cost，high safety，strong expansibility and so on，which can be used in conventional contactor control，regulates frequency conversion control of the car all kinds of day.

microcontroller；crane；controller

TP368.1

A

2095-0748（2016）10-0080-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.10.33

2016-04-13

田安峰（1984—），男，寧夏銀川人，本科，研究方向：電子信息工程。