田安峰

（寧夏天地奔牛銀起設備有限公司，寧夏銀川750000）

基于AT89C52單片機的起重機經(jīng)濟型控制系統(tǒng)的設計

田安峰

（寧夏天地奔牛銀起設備有限公司，寧夏銀川750000）

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

單片機；起重機；控制器

引言

隨著生產(chǎn)力和技術(shù)的發(fā)展，起重機的電氣控制越來越自動化，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均已應用在冶金，核電等工業(yè)，但是依然面臨成本高，對維修人員要求高，很多應用場合功能過剩等問題。本文將介紹一種基于單片機的起重機控制器，可應用于常規(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)約大量的設計成本，繪圖成本，人員和生產(chǎn)成本，更容易實現(xiàn)模塊化，系類化生產(chǎn)，使企業(yè)具備獨特風格，具有相當高的市場價值。

1　目前起重機的電氣控制方式

1.1接觸器控制

起重機起升機構(gòu)為QR2S兩檔反接控制方式，平移機構(gòu)為QR1Y、QR2Y、QR3Y等控制方式，對于起重機而言，起升機構(gòu)的特點是在主令控制器第一，二檔為反接制動，轉(zhuǎn)子串五到六級電阻，按級切除，雖然成本低，但對于較復雜、關(guān)聯(lián)性較多的控制，原理圖的設計就會比較復雜，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現(xiàn)，使其具備相當?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，不易發(fā)生故障，但是成本高，功能過剩。以下所介紹的“起重機經(jīng)濟型安全控制系統(tǒng)”就是一種PLC的替代方案。

2　起重機經(jīng)濟型安全控制系統(tǒng)的開發(fā)

PLC本質(zhì)上也是由單片機構(gòu)成，單片機擁有各種強大的功能，可以應用在汽車，煤礦，電站，金屬冶煉，等各種工廠設備中，使用一種專用的控制系統(tǒng)，既解決了控制的靈活性，擴展性，又節(jié)約了成本，提高了競爭力，這個系統(tǒng)。核心由89C52單片機構(gòu)成，為保證有足夠的輸入輸出點以及安全可靠的性能，將采用多機通訊的方式，多個單片機聯(lián)合工作，并實現(xiàn)遠程通訊功能，控制器包含主控器和遠程控制器兩個關(guān)鍵部分［1］。

2.1主控器

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

2.2遠程控制器

遠程控制器位于司機室，3個89C51組成，司機室聯(lián)動臺有四個機構(gòu)的檔位信號，通常一臺天車至少需要30多根控制線從橋架放到司機室，設計和安裝很不方便，這里使用RS485通訊方式，將位于司機室的遠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個輸入繼電器模塊，10個輸出繼電器模塊。

2.3單片機應用系統(tǒng)的組成

每個單片機使用一個RC復位電路，一個震蕩電路。復位電路的功能是在應用系統(tǒng)上電時讓單片機進入復位狀態(tài)，震蕩電路為單片機提供動力，89C52單片機共40個引腳，按功能主要分為電源和時鐘引腳、編程控制引腳、I/O引腳。通過C語言編程來控制I/O口的高低電平。內(nèi)部自帶兩個定時器。

2.4單片機主從控制

由于天車所需要的輸入輸出點眾多，單個單片機遠遠不能滿足，所以就使用多個單片機聯(lián)機通訊的方式組成系統(tǒng)，短距離通訊采用單片機的RDX，TDX兩個引腳做串口通訊，遠距離通訊采用RS485方式，主控單元部分由一個主機芯片，7個從機芯片建立成主從控制系統(tǒng)，從機服從主機的調(diào)度支配，每個機構(gòu)使用一個獨立的芯片，避免一個芯片出現(xiàn)問題影響到其他機構(gòu)，實現(xiàn)高安全高可靠運行。

2.5單片機輸入輸出電路設計

起重機控制回路通常采用AV220V交流控制，單片機控制電壓通常在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)故障時對控制器造成損害。輸出使用光耦輸出，光耦是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器與受光器封裝在同一管殼內(nèi)。當輸入端加電信號時發(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，從而實現(xiàn)了“電—光—電”轉(zhuǎn)換。它具有體積小、壽命長、無觸點和抗干擾能力強等優(yōu)點，同時輸出和輸入完全實現(xiàn)了電氣隔離［2］。

3　起重機經(jīng)濟型控制器在天車上的應用

天車的工況通常比較復雜，很多處于高溫，高粉塵，高負荷的情況下工作，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構(gòu)，與主機進行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行。使用專用起重機控制器，可以簡化接線，簡化維修，還具備更多擴展功能，可擴展RS232通訊接口，直接和調(diào)壓器變頻器通訊，實現(xiàn)現(xiàn)場總線工作模式，減少的線路的敷設，節(jié)約成本，同時可以擴展屏幕顯示，實時顯示運行狀態(tài)，及時的的準確的為維修人員排除故障［3］。

4　結(jié)語

起重機經(jīng)濟型控制器的開發(fā)將能大大減少設計成本，形成模塊化規(guī)模化設計。結(jié)合常規(guī)，調(diào)壓，變頻多種傳動機構(gòu)配合使用，降低成本的同時給企業(yè)和用戶帶來極大的方便。

［1］張志文.起重機設計手冊［M］.北京:中國鐵道出版社.1998（6）：69-78.

［2］陳海宴.51單片機原理及應用［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2010：129.

［3］邱棟梁.國內(nèi)外起重機發(fā)展動態(tài)［J］.起重運輸機械，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。