魏志魁

（湖南三一重工股份有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100）

基于EVC4.0的臂架油缸超載監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

魏志魁

（湖南三一重工股份有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100）

針對(duì)泵車使用中臂架常由超載導(dǎo)致疲勞開(kāi)裂的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套臂架油缸超載監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能迅速獲取、判斷是否過(guò)載，并記錄臂架油缸超載壓力、超載總時(shí)間、單次超載時(shí)間、每次超載時(shí)刻等信息，并將這些信息通過(guò)CAN總線發(fā)送給顯示器實(shí)時(shí)刷新顯示和存儲(chǔ)。在泵車上使用結(jié)果分析表明：該監(jiān)控系統(tǒng)能準(zhǔn)確可靠地獲取超載信息。

超載 EVC 監(jiān)控系統(tǒng)

EVC是Windows CE下軟件開(kāi)發(fā)工具之一，EVC的界面和VC差不多，同樣支持SDK、MFC、ATL。代碼編譯運(yùn)行簡(jiǎn)單，單擊EVC4.0的”Build“菜單，選擇“Execute 工程名.exe”，即可運(yùn)行目標(biāo)平臺(tái)上的應(yīng)用程序。本監(jiān)控系統(tǒng)界面要求簡(jiǎn)單、內(nèi)存小，因此首選EVC4.0來(lái)開(kāi)發(fā)。

1　系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)在1#臂架右側(cè)面加裝單軸傾角傳感器，測(cè)出1#臂架工作時(shí)所處的角度。通過(guò)有限元分析與專業(yè)數(shù)值分析軟件得出在不同角度工作時(shí)無(wú)桿腔最大受力情況，擬合出函數(shù)如下：

Y=f （X）；其中X為臂架的工作角度（0°～90°），Y為臂架最大受力。Y乘以單位系數(shù)得到理論壓力值Ptheory。由1#臂架油缸的無(wú)桿腔加載壓力傳感器測(cè)出臂架油缸內(nèi)的壓力值P。通過(guò)實(shí)測(cè)P與Ptheory的比較來(lái)判斷1#臂架是否超載運(yùn)行。

2　超載監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

臂架油缸超載監(jiān)控系統(tǒng)硬件由兩部分組成：下位檢測(cè)、控制和上位顯示、保存。油壓和傾角傳感器采集油壓信號(hào)和傾角信號(hào)，經(jīng)過(guò)超載判斷后，計(jì)算出超載時(shí)刻、單次超載時(shí)間、總超載時(shí)間，通過(guò)CAN總線發(fā)送到顯示屏。顯示屏單元顯示出油壓值、1#臂角度、總超載次數(shù)、總超載時(shí)間以及歷史超載的信息（每次超載時(shí)刻、單次超載時(shí)間、超載最高壓力）。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖1。

2.1信號(hào)采集單元

臂架油缸超載監(jiān)控系統(tǒng)采用了基于LPC2292的專用控制器，共兩個(gè)輸入口：一路模擬量輸入口和一路數(shù)字量輸入口，分別用于輸入油壓傳感器的模擬信號(hào)和傾角傳感器的數(shù)字信號(hào)。

2.2液晶顯示單元

顯示屏采用了基于ARM9的某款處理器，使用CAN接口與專用控制器通信主控制器判斷超載后，將數(shù)據(jù)打包成報(bào)文通過(guò)CAN總線發(fā)送給顯示器，超載監(jiān)控系統(tǒng)除了顯示實(shí)時(shí)超載記錄如：壓力、臂架角度、總超載次數(shù)、總超載時(shí)間外，最重要的是還可以實(shí)時(shí)顯示多條歷史超載記錄，包括超載時(shí)刻、單次超載時(shí)間、超載最高壓力。

3　軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是超載監(jiān)控系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一，專用控制器邏輯控制采用了C語(yǔ)言、顯示屏程序采用了EVC4.0。

3.1控制算法設(shè)計(jì)

當(dāng)實(shí)測(cè)臂架油缸壓力P大于Ptheory時(shí)，認(rèn)為臂架超載［1］了。但是會(huì)出現(xiàn)如下情況，為了解決好這些問(wèn)題，在程序設(shè)計(jì)時(shí)采取了如下方法：

（1）θ≤89°且△θ0時(shí)記錄超載信息；（2）短信號(hào)的濾波在發(fā)送給歷史超載信息時(shí)才執(zhí)行，當(dāng)△t≤10s時(shí)設(shè)定為短信號(hào)，當(dāng)有F_trig= true且△t＞10s時(shí)才發(fā)送歷史超載信息，可以濾除油壓脈動(dòng)所產(chǎn)生的短信號(hào)下降沿時(shí)發(fā)送△t。當(dāng)R_trig=true時(shí)，超載次數(shù)加1，超載總時(shí)間累加；（3）若超載結(jié)束就立即將△t賦零，那么發(fā)送給SYLD的△t值就為零，不符合要求，因此在超載結(jié)束時(shí)設(shè)置了兩個(gè)延時(shí)斷T1和T2，當(dāng)計(jì)數(shù)器值在（T1，T2）區(qū)間時(shí)將△t賦零，T1為SYMC發(fā)送數(shù)據(jù)給SYLD的延時(shí)時(shí)間。

3.2顯示屏程序設(shè)計(jì)

顯示屏除了顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還要能顯示歷史超載記錄。對(duì)于同為實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的顯示屏，容易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示［2］。因總超載時(shí)間和次數(shù)在程序初始化時(shí)不能賦零，需要在內(nèi)存中開(kāi)辟區(qū)域保存參數(shù)值， 每次初始化時(shí)將內(nèi)存中值賦給這兩個(gè)變量。

對(duì)于歷史數(shù)據(jù)，信息量比較龐大，若存儲(chǔ)在專用控制器上，不僅內(nèi)存空間有限，而且還會(huì)因保存數(shù)據(jù)而嚴(yán)重遲緩控制器的刷新頻率，為此將歷史數(shù)據(jù)在顯示屏上存儲(chǔ)；存儲(chǔ)方法時(shí)將接收的數(shù)據(jù)寫(xiě)入文件同時(shí)歷史數(shù)據(jù)還能在有新超載信息產(chǎn)生時(shí)將顯示屏上老的超載信息覆蓋掉。

SYLD接收到超載結(jié)束標(biāo)志，開(kāi)始將超載時(shí)刻、該次超載時(shí)間、超載壓力信息寫(xiě)入文件，每次超載只寫(xiě)入一次；每條信息分配一個(gè)文件標(biāo)識(shí)號(hào)，記錄一次該標(biāo)識(shí)號(hào)自加1。文件讀取時(shí)以按照標(biāo)識(shí)號(hào)的方法讀取，從而將原有的信息逐條覆蓋，實(shí)現(xiàn)了刷新顯示。

4　結(jié)語(yǔ)

該超載監(jiān)控系統(tǒng)在泵車上的試驗(yàn)表明，很好濾除了1#臂架90度憋壓和旋轉(zhuǎn)時(shí)的超載信息，同時(shí)超載信息誤碼、重碼率為0，信息丟失率不超過(guò)1%；顯示的界面友好。除了1#臂架上檢測(cè)超載信息外，還可以在其余臂架上安裝該監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)臂架壽命估計(jì)有較強(qiáng)參考價(jià)值?？傊奂苡透妆O(jiān)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

［1］王仲生.智能監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

［2］劉教瑜，田微.起重機(jī)超載監(jiān)控記錄儀.起重運(yùn)輸機(jī)械，2005（10）：1—4.

［3］李正民，張興偉，柳宏川.基于CC2530的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，測(cè)控技術(shù)，2013（5）：25-28.