计算机智能监控系统对起重机械电气的监测与控制.docx

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计算机智能监控系统对起重机械电气的监测与控制

计算机智能监控系统对起重机械电气的监测与控制

　　起重机械是通过起重吊钩或其他的装置起升或移动重物的一种空间运输设备，它可以减轻劳动强度，提高生产率。

起重机械是现代化生产必不可少的工具，从而要求起重机械电气自动化程度的越来越高，对电气监控的智能化控制、参数测量精度提出了更高的要求，并对人机界面、数据查询、逻辑处理和网络通信等方面也提出了新的要求。

在实现电气自动在线监测领域中，ARM嵌入式系统在多参数采集，多层次监测和网络化等方面具有强大的优势。

Craneisakindofspacetransportationequipmentthroughtheliftinghookorotherdeviceforliftingormovingheavyobjects,itcanreducelaborintensity,improveproductivity.Thehoistingmachineryisthemodernizationofproductionessentialtool,whichrequiresthehoistingmachineryelectricalautomationdegreebecomeshigherandhigher,totheelectricalcontrolandintelligentcontrol,parametermeasuringaccuracyhasputforwardhigherrequirements,andthehuman-machineinterface,dataquery,logicprocessingandnetworkcommunication,andputsforwardnewrequirements.Intherealizationofautomaticon-linemonitoring,ARMembeddedsystemintheparameterscollection,hastheadvantageofrobustmulti-levelmonitoringandnetworketc..

1．智能监控系统简介

Theintroductionofthe1intelligentmonitoringsystem

　　智能监控系统是运用高科技技术对人、物以及人、物体运动的轨迹进行识别和处理，还对影响视频环境的因素做出判断和补偿的一种手段。

它能够借助计算机强大的数据处理和识别功能对所安装有智能监控系统的起重机电气设备进行监控，及时有效的记录事发现场情况。

Intelligentmonitoringsystemistherecognitionandtreatmentofpeople,objectsandpeople,themotiontrackofanobjectwithhightechnology,butalsoameanstomakejudgementandcompensationontheinfluencingfactorsofvideoenvironment.Itcanbemonitoredbymeansofcraneelectricalequipmentofthecomputer'spowerfuldataprocessingandrecognitionfunctionofintelligentmonitoringsystemfortheinstallation,timelyandeffectivetorecordthescene.

　　现代社会的发展已经使起重机械成为最忙碌的运输工具，它的运行部件多，操作按钮多，承载重量大，对电气设备的安全性尤为重要。

一些发达国家的起重机械企业及特种设备安全检测机构开始利用现代化通讯手段和计算机技术，设计和制造出各自的监控系统，能够在起重机械电气设备出现故障时第一时间把情况反馈给监控系统中心，并通知专修人员对起重机进行维修，以保证设备的安全使用性。

Thedevelopmentofmodernsocietyhasmadethehoistingmachineryhasbecomeoneofthemostbusytransportation,operationofitscomponents,theoperationbutton,largeloadcapacity,safetyofelectricalequipmentisveryimportant.Somedevelopedcountriesthehoistingmachineryenterprisesandspecialequipmentsafetyinspectionagenciesbegantousemodernmeansofcommunicationandcomputertechnology,designandmanufactureofthemonitoringsystemoftheirown,capableofliftingmachineryandelectricalequipmentfaultoccursthefirsttimegivefeedbacktothecontrolsystem,andnotifythespecializedpersonneltorepairofthecrane,inordertoensurethesafeuseofequipment.

2．系统硬件设计

2systemhardwaredesign

　　系统硬件主要有以下几个部分构成：

信号采集模块（包括电网被监控电量、电压，电流互感器，滤波放大器，A／D转换器）、界面LCD显示模块、声光报警模块、系统调试控制接口模块（JTAG接口）、电源模块、总线通讯模块（RS485）、信号模拟输出和继电保护动作输出模块等。

Thehardwareofthesystemmainlyconsistsofthefollowingseveralparts:

signalacquisitionmodule（includingpowermonitoringpower,voltage,currenttransformer,filteramplifier,A/Dconverterinterface）,LCDdisplaymodule,alarmmodule,debugginginterfacemodule（JTAG）,powermodule,communicationmodule,signal（RS485）analogoutputandrelayoutputmoduleetc..

　　　　　　　　　　图1系统硬件功能结构

Fig.1thefunctionstructureofthesystemhardware

　　模拟量采集模块：

由电压互感器、电流互感器及信号调理电路组成。

电压互感器二次侧电压、电流互感器二次侧电流的模拟量首先经电流电压变换电路进行变换，变成适合A／D转换的0～2．4V交流小电压，再通过低通滤波器送入保护单元中。

单片机进行信号采集。

芯片LPC2132内部集成的8通道10位A／D转换器实现采集转换。

Theanalogacquisitionmodule:

bythevoltagetransformer,currenttransformerandsignalconditioningcircuit.Theanalogvoltagetransformersecondarysidetwovoltage,currenttransformersecondarysidetwocurrentofthecurrent-voltageconversioncircuittransformation,into2.4VACvoltageforA/Dconversionof0~,andthroughthelow-passfilterintotheprotectionunit.Single-chipmicrocomputerforsignalacquisition.LPC2132chipintegrated8Channel10bitA/Dconvertertoachievethecollectionandconversion.

　　电源部分：

采用成熟的开关电源模块，分正负33V，5V，12V三路输出。

各路电源隔离并加抗干扰措施。

由于硬件系统直接接到交流电（市电），要获得适合系统功能模块使用的5V直流电流，必须先将工网上的220V电压进行变压器降压，电路整流。

另外，CPU和I／O接口的工作电压是3．3V，因此系统还必须通过转换芯片获得3．3V直流电源。

因此系统要涉及到两类电压：

一类是5V直流电源，使用对象是外围电路和一些系统芯片，可直接通过变压整流电路从工网上获得。

另一类就是CPU和I／O管脚，以及与处理器直接相连的存储器芯片、监测复位芯片等的电源，可以通过转换芯片从5V直流电源二次获得。

Powersupply:

theswitchpowersupplymodulemature,dividedintopositiveandnegative33V,5V,12Vandthreeoutput.Eachpowersupplyisolationandanti-interferencemeasures.Thehardwaresystemisdirectlyconnectedtoalternatingcurrent（electric）,toobtainsuitablefunctionmodulesofthesystemusingthe5VDCcurrent,mustfirstbestep-downvoltageof220Vworkingonline,rectifiercircuit.Inaddition,theworkingvoltageinterfaceCPUandI/Ois3.3V,sothesystemmustalsobeobtainedbyconversionchip3.3VDCpowersupply.Thereforethesysteminvolvestwocategories:

onecategoryisthevoltage5VDCpowersupply,theuseoftheobjectistheperipheralcircuitandsystemonchip,canbedirectlyobtainedfromonlinethroughthetransformerrectifiercircuit.AnotherkindistheCPUandI/Opins,powerandmemorychips,directlyconnectedwiththeprocessormonitoringresetchip,canbeobtainedbyconversionchipfromthe5VDCpowersupplytwotimes.

　　继电保护输出模块：

3路开出量输出（2路常开和1路常闭）。

处理器对采集到的各种信息进行分析，经过系统逻辑判断发出相应的开关量输出信号，以驱动相应的出口逻辑继电器，执行相应的处理功能（如跳闸、合闸和告警等命令）。

所有开出量也要经光电耦合器进行隔离后输出。

Relayoutputmodule:

3digitaloutputs（2Road1road,normallyopenandnormallyclosed）.Analysisofallkindsofinformationoftheprocessor,afterthesystemlogicjudgmentissuedswitchoutputsignalcorrespondingtothedriveoutletrelaylogic,thecorrespondingprocessingfunction,thecorresponding（suchastrip,closingandalarmcommand）.Allopenalsototheoptocouplerisolationoutput.

　　界面模块显示模块：

包括键盘输入和液晶显示模块。

LCD应用于终端显示，它主要用来显示三相电压和电流的幅值和相位，功率和电能。

由于液晶显示屏幕一次不能显示全部内容，所以可以通过键盘按键输入来实现翻屏或清屏等功能。

液晶显示模块采用LCD驱动控制器HT1625，实现了全中文的菜单显示界面、事件报告显示画面、采样信息画面等显示功能。

键盘输入模块和信号灯显示模块主要功能是：

（1）电动机启动、复位功能；

（2）参数修改、设定功能；（3）装置运行、通信、跳闸、合闸和故障和故障信号灯显示。

Theinterfacemoduleanddisplaymodule:

includesakeyboardandLCDdisplaymodule.ApplicationofLCDintheterminaldisplay,whichismainlyusedtodisplaytheamplitudeandphaseofthree-phasevoltageandcurrent,powerandpower.BecausetheLCDscreenonecannotdisplayallofthecontent,soyoucanthroughthekeyboardinputtoachievethescreenturningorclearancefunction.LiquidcrystaldisplaymoduleusingLCDdrivecontrollerHT1625,realizesthefullChinesemenudisplayinterface,eventreportdisplay,samplinginformationscreendisplayfunction.Thekeyboardinputmoduleandsignaldisplaymoduleis:

（1）themotorstart,resetfunction;

（2）parametermodification,settingfunction;（3）deviceoperation,communication,tripping,switchingandfaultandthefaultsignallampdisplay.

　　HT1625液晶显示控制器是多功能全自动智能开关的显示部件，能实时、准确、在线监控供电线路的运行情况。

一旦线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压和缺相情况，智能安全用电开关能立刻启动保护程序，并显示在HT1625液晶显示控制器上。

HT1625LCDcontrollerisamultifunctionalautomaticintelligentswitchdisplayunit,canrunreal-time,accurate,on-linemonitoringofpowersupplyline.Oncethelineofleakage,overload,shortcircuit,overvoltage,undervoltageandlackofphase,canimmediatelystartprotectionprogramwithelectricswitchintelligentsecurity,anddisplayedintheHT1625LCDcontroller.

　　通信模块，采用以RS485为主要传输方式。

RS485采用差分传输方式，是半双工串行通信总线。

由于485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，因此需要设计自己的应用层通信协议，主要针对发送和接收。

Communicationmodule,usingRS485asthemainmodeoftransmission.RS485usesadifferentialtransmissionmode,isahalf-duplexserialcommunicationbus.Becausethe485interfacestandardonlyontheelectricalcharacteristicstomakeprovisions,andnottoaconnector,cableoragreement,thereforeneedtodesigntheapplicationlayercommunicationprotocol,mainlyforsendingandreceiving.

3．系统的软件设计

3systemsoftwaredesign

　　完善的起重机监控管理系统软件，具有彩色图形实时动画监控系统运行状态、实时显示、管理及打印等功能，并可通过Internet或局域网进行远程信息采集、监控、在线编程、诊断及管理，性价比优越。

软件部分的设计主要采用嵌入式C语言，在ADS1．2编译环境中进行，优点是结构清晰，方便升级和移植。

程序框架以主程序为核心，包括初始化程序、自检、主程序、定时中断程序和各个功能模块子程序。

Cranemonitoringmanagementsystemperfect,withoperationstatus,real-timedisplay,managementandprintfunctionsinreal-timeanimationsystemcolorgraphics,andaremoteinformationcollection,monitoring,onlineprogramming,diagnosisandmanagementthroughtheInternetorLAN,pricesuperior.ThepartofsoftwaredesignmainlyusesembeddedClanguage,intheADS1.2compilerenvironment,hastheadvantagesofclearstructure,easytoupgradeandtransplant.Theprogramframeformainprogramasthecore,includingtheinitializationprocedure,self-checking,mainprogram,timerinterruptprogramandeachfunctionmodulesubroutine.

3．1程序运行过程

Theoperationprocessof3.1program

　　系统工作流程包括3个部分：

系统初始化、自检和进入主程序。

系统初始化主要包括：

引脚配置初始化、A／D初始化、定时器初始化、中断初始化、系统参数初始化等。

自检则主要检查键盘、液晶屏、FLASH参数是否正确和装置与监控系统的通讯是否正确连接。

如果自检不通过，系统则处于静止等待状态，并将出错信息发给上位机和现场监控人员。

若自检通过则进入主程序主画面，即进入测试前的画面，此时显示当前要测试的项目，如继电器运行情况，工作电流、电压的测量值等。

Aworkflowsystemconsistsof3parts:

systeminitialization,selfandintothemainprogram.Initializationofthesystemmainlyincludes:

pinconfigurationinitialization,A/Dinitialization,timerinitialization,interruptinitialization,parameterinitialization.Selfmainlytocheckthekeyboard,LCDscreen,FLASHparametersarecorrectandthedeviceandthemonitoringsystemofcommunicationisconnectedcorrectly.Iffailed,systemisstillawaitstate,andtheerrorinformationtothehostcomputerandmonitoringpersonnel.Iftheselfthroughintothemainprogramthemainscreen,enterthetestinfrontofthescreen,thedisplaythecurrenttestitems,suchasrelayoperation,measurementofcurrent,voltagevalue.

3．2主程序

3.2mainprogram

　　装置在进行系统初始化操作后执行主程序。

正常运行时，主程序完成采样、计算、控制、通讯、保护动作等功能。

如有自检故障发生，将发出故障信号，并将故障信号传送管理单元。

正常运行时程序还将判断保护是否启动，若保护启动则程序转到保护处理子程序中去。

在保护处理子程序中，将完成保护数据计算，保护判断，并根据判断结果执行相应的出口操作；没有故障时则返回主循环。

Deviceperformsinthemainprogramusedforsysteminitializationoperation.Duringnormaloperation,themain