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塔式起重机数字化安全保护系统的设计与开发

作　者: 李楠
导　师: 任德志
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 塔式起重机保护系统 dsPIC30F6012 嵌入式
分类号: TH213.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 120次
引　用: 3次
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内容摘要

随着国家经济的发展和持续良好的运行,国内基础设施建设,从规模到数量上,都呈现持续增长的势头。本文研究的塔式起重机,由于其塔身高、吊臂长、作用范围广、起吊重量大等特点,广泛地运用于基础建设中。然而,由于安装使用不当、自身的缺陷、工作环境等原因,其事故频发的现象屡见不鲜,而其事故往往是机毁人亡,令人触目惊心。由于上述原因,国家技术监督局先后专门制定和发布了《起重机设计规范》(GB3811-83)、《起重机械超载保护装置安全技术规范》(GB12602-90)、《起重机安全规程》(GB6067-85)等标准,要求各类起重机械必须装备安全保护装置。本文分析了塔式起重机各个工作机构,阐述了事故出现的种类及原因,针对小车式塔式起重机,设计了塔式起重机数字化安全保护系统的硬件结构,并完成其软件设计。硬件结构以dsPIC30F6012为核心,并将μC/OS-II实时操作系统嵌入其中,以满足系统的监测和控制功能。通过设计所选传感器接口,完成数据采集、显示和继电器控制功能,最后搭建试验平台,测量和分析试验数据,验证系统的可行性,对课题作出总结与展望。经过试验验证,表明了安全保护系统的方案可行、运行可靠,实现了课题设计要求的功能,为起重机安全保护系统提供一种解决方案。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题研究背景  8-10
    1.1.1 塔式起重机事故发生类型  9-10
    1.1.2 工业现场事故应对措施及预防  10
  1.2 起重机自动化保护系统的研究现状  10-12
    1.2.1 国外研究现状概述  10-11
    1.2.2 国内研究现状概述  11-12
    1.2.3 安全保护装置的不足与趋势  12
  1.3 课题研究目的与意义  12-13
  1.4 课题主要工作  13-14
第2章塔式起重机主要工作机构及工况参数的分析  14-24
  2.1 塔式起重机的起升机构及相关参数  14-17
    2.1.1 起升机构  14-15
    2.1.2 起升机构相关参数的监测  15-17
  2.2 塔式起重机回转机构及相关参数  17-19
    2.2.1 回转驱动装置  17-18
    2.2.2 回转机构相关参数的监测  18-19
  2.3 塔式起重机变幅机构及相关参数  19-20
    2.3.1 变幅机构  19-20
    2.3.2 变幅机构相关参数的监测  20
  2.4 动态起重力矩M 的监测  20-21
  2.5 塔式起重机其他状态参数的监测  21-23
    2.5.1 风速（力）的监测  21-22
    2.5.2 温湿度的监测  22-23
  2.6 本章小结  23-24
第3章安全保护系统的整体设计  24-29
  3.1 系统设计方案的选择  24-25
    3.1.1 方案的分析与选择  24
    3.1.2 基于嵌入式技术的起重机安全保护系统的优势  24-25
  3.2 系统整体设计方案  25-28
    3.2.1 系统需监测的工况参数  26-27
    3.2.2 系统的硬件设计思路  27-28
    3.2.3 系统的软件设计思路  28
  3.3 本章小结  28-29
第4章安全保护系统的硬件设计  29-40
  4.1 嵌入式系统硬件平台的选型原则  29
  4.2 安全保护系统主要硬件介绍  29-31
    4.2.1 dsPIC30F6012 核心芯片简介  29-30
    4.2.2 LS7166 解码芯片简介  30-31
  4.3 系统硬件电路设计  31-38
    4.3.1 单片机硬件系统设计原则  31-32
    4.3.2 传感器接口电路  32-34
    4.3.3 安全报警电路  34-35
    4.3.4 控制输出电路  35-36
    4.3.5 LCD 液晶显示接口电路及按键电路  36-37
    4.3.6 系统电源电路  37-38
  4.4 系统硬件可靠性设计  38-39
  4.5 本章小结  39-40
第5章基于嵌入式系统的软件设计  40-54
  5.1 系统软件设计思想  40-42
    5.1.1 集成开发环境MPLAB IDE 简介  40-41
    5.1.2 系统软件编写的基本原则  41-42
  5.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ简介  42-46
    5.2.1 μC/OS-Ⅱ的特点  42-43
    5.2.2 μC/OS-Ⅱ的系统服务  43-46
  5.3 塔式起重机安全保护系统的软件设计  46-53
    5.3.1 μC/OS-Ⅱ的移植  46-47
    5.3.2 μC/OS-Ⅱ应用程序的设计  47-51
    5.3.3 起重特性监测的软件设计  51-53
  5.4 本章小结  53-54
第6章试验与验证  54-60
  6.1 试验一主要参数的监测及显示功能验证  54-56
  6.2 试验二过载报警及保护功能验证  56-59
  6.3 本章小结  59-60
第7章结论与展望  60-62
  7.1 课题结论  60
  7.2 课题展望  60-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间的研究成果  66

塔式起重机数字化安全保护系统的设计与开发

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