基于CAN總線和DSP的起重機(jī)多功能安全監(jiān)控系統(tǒng)

　　起重機(jī)是工程建設(shè)中的必要設(shè)備之一,在施工中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。然而,起重機(jī)潛在的危險因素也較多,容易發(fā)生惡性事故。國家技術(shù)監(jiān)督局先后專門制定和發(fā)布了《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》（GB3811-83）、《起重機(jī)械超載保護(hù)裝置安全技術(shù)規(guī)范》（GB12602-90）、《起重機(jī)安全規(guī)程》（GB6067-85）等標(biāo)準(zhǔn),要求各類起重機(jī)械必須裝備安全保護(hù)裝置。因此開發(fā)新型的起重機(jī)多功能安全監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)是很有必要的。基于此,近年來國內(nèi)外先后研制出一些起重機(jī)安全保護(hù)裝置,如載荷限制器、力矩限制器、起升高度儀、防碰撞裝置、風(fēng)速報警器等。但它們功能單一,如果需要多種保護(hù)功能,必須安裝多臺儀器,這樣不僅價格昂貴,也給維護(hù)和使用帶來了不便。起重機(jī)用戶迫切需要一種集多種功能于一體的多功能安全監(jiān)控系統(tǒng),并希望起重機(jī)具有較強(qiáng)的自動控制功能主自診斷能力,以降低操作和維護(hù)的勞動強(qiáng)度并保證起重機(jī)的安全。

　　起重機(jī)用戶關(guān)心的涉及到安全方面的工況參數(shù)主要有：主鉤與副鉤的起重載荷和起升高度、主臂與副臂（塔臂）的起重力矩和起升角度、工作幅度、鋼絲繩狀況、風(fēng)速（力）大小、起重過程中載荷振動情況以及下陣的各種信息（如變幅油缸壓力、液壓傳動系統(tǒng)的壓力、溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)、油溫）等。如何對這些工況參數(shù)進(jìn)行巡回采集、算法處理,并實時輸出控制和提示是本系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵所在。

　　近年來,現(xiàn)場總線技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展和漸趨成熟以及各種新型大規(guī)模集成器件的出現(xiàn),為本系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　現(xiàn)場總線（Field Bus）標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)是國際自動控制領(lǐng)域關(guān)注的熱點,對于工業(yè)控制領(lǐng)域,采用現(xiàn)場總線的最大優(yōu)點是可大量節(jié)約連接導(dǎo)線。維護(hù)費(fèi)用和安裝費(fèi)用,同時,現(xiàn)場總線能夠傳送多個過程變量。控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network）屬于現(xiàn)場總線的范疇,它是一種有效支持分布式控制（Distributed Controller）或?qū)崟r控制（Real-time Controller）的串行通信網(wǎng)絡(luò),是德國Bosch公司于1980年初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議,是一種通信速率可達(dá)1Mbps的多主總線（Multiple Master Multiple Slave,即M3S）。

　　CAN總線通信接口集成了CAN協(xié)議物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能,可對通信數(shù)據(jù)完成成幀處理。它通過對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼,保證了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點個數(shù)的動態(tài)性,并使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié),保證了通信的實時性;而協(xié)議利用CRC檢驗提供相應(yīng)的錯誤處理功能,則保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。本系統(tǒng)利用CAN總線的以上特性,解決了眾多模塊（節(jié)點）之間的通信問題。