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畢業(yè)論文-塔式起重機(jī)動(dòng)態(tài)平衡監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)-展示頁

2025-01-25 22:45本頁面
  

【正文】 給系統(tǒng)的輸出接口,從而控制整個(gè)塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。這便要求塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠能夠快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地處理現(xiàn)場復(fù)雜多變的數(shù)據(jù),以確保塔機(jī)各個(gè)環(huán)節(jié)能夠有效、安全地運(yùn)行。(3) 提高監(jiān)測系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力。 論文解決的問題(1) 實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示塔機(jī)的狀態(tài)參數(shù),以實(shí)現(xiàn)對(duì)塔機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。軟件運(yùn)行效率、時(shí)實(shí)性、交互性直接決定了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。(3) 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。(2) 監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。塔機(jī)監(jiān)控參數(shù)的多樣性決定了監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)集信息采集、處理、存儲(chǔ)和管理為一體的系統(tǒng)。中央智能控制單元可以由單片機(jī)、PLC、DSP 等處理器組成,提高了系統(tǒng)的整體性能也降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本。(3) 系統(tǒng)高度集成化采用集中分布式的基本結(jié)構(gòu),以高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做中央控制單元,將運(yùn)行控制系統(tǒng)、自診斷監(jiān)控系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成。優(yōu)良的人機(jī)界面,通俗易懂,操作更加快捷、簡單,界面顯示的信息更加全面,顯示畫面更加直觀。在系統(tǒng)的參數(shù)出現(xiàn)故障的時(shí)候系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別,例如某個(gè)傳感器沒輸出信號(hào),系統(tǒng)能夠檢測到傳感器出現(xiàn)故障,并顯示在屏幕上,方便工作人員能很快找到故障原因并進(jìn)行處理。(2) 軟件智能化軟件智能化主要體現(xiàn)在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)自診斷能力和記錄功能以及優(yōu)良的人機(jī)界面三個(gè)方面。對(duì)輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行隔離,防止外界環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的干擾,加強(qiáng)硬件系統(tǒng)的抗干擾能力。塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)快速向著硬件可靠化、軟件智能化、系統(tǒng)高度集成化的方向發(fā)展。但是,國內(nèi)產(chǎn)品在穩(wěn)定性和可靠性上與國外相比仍有較大差距,不能適應(yīng)在較為復(fù)雜的環(huán)境下運(yùn)行的要求,整體性能完善方面以及長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略上還有待提高。近幾年,國內(nèi)也研制出了一些塔機(jī)安全綜合監(jiān)測儀,將塔機(jī)起吊重量、回轉(zhuǎn)力矩、起吊高度、風(fēng)力大小等數(shù)據(jù)收集進(jìn)去,輪流切換并在屏幕上顯示,技術(shù)上取得了較大成功。有實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果顯示,國產(chǎn)塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)普遍存在著漂移大,數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的現(xiàn)象,而國外產(chǎn)品則要好的多。雖然我國從五六十年代就開始引進(jìn)國外先進(jìn)的塔機(jī),但是塔機(jī)的生產(chǎn)研究工作卻是在改革開放之后,隨著工業(yè)建設(shè)和民用建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大,才漸漸被提上日程。利用這些高新技術(shù)不僅保證了塔機(jī)的工作安全,取得最佳的工作效率,也使它們的產(chǎn)品在國際上保持著領(lǐng)先的地位。1997年德國利勃海爾公司率先應(yīng)用了全參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng),而后這套系統(tǒng)迅速普及到歐美等發(fā)達(dá)國家。較之國內(nèi)國外塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研制比較早,其監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)比較全面,數(shù)字化和智能化程度都很高。其中又以法國和德國生產(chǎn)的塔機(jī)最具代表性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)的不斷融合,塔機(jī)各方面性能在不斷改進(jìn),其監(jiān)控系統(tǒng)功能也逐漸完善。而塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn),在一定范圍內(nèi)防止了塔機(jī)安全事故的發(fā)生。隨著高層建筑物和大型工程不斷出現(xiàn),塔式起重機(jī)向著大型化、高速化、智能化方向發(fā)展。小車運(yùn)動(dòng)時(shí),齒輪帶動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)。其中一端收縮鋼絲繩,另一端放出鋼絲繩,帶動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)。變幅變化時(shí),電機(jī)通過減速機(jī)、卷筒帶動(dòng)鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)。(3) 塔式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)作用是改變吊鉤中心位置與塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心軸線位置之間的距離。大多數(shù)的塔機(jī)是通過電機(jī)經(jīng)行星齒輪減速器帶動(dòng)小齒輪,使其圍繞大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而驅(qū)動(dòng)塔機(jī)的回轉(zhuǎn)。(2) 塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作用是實(shí)現(xiàn)物料在任意方向內(nèi)的移動(dòng)。通過原動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)變速器,然后通過卷筒、鋼絲繩、滾輪組等機(jī)構(gòu)將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)變?yōu)榈蹉^的垂直運(yùn)動(dòng)。(1) 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)通過吊繩實(shí)現(xiàn)物料的垂直上下運(yùn)動(dòng),其構(gòu)實(shí)際上就是一臺(tái)可調(diào)速的卷揚(yáng)機(jī)。目前使用的塔式起重機(jī)大多數(shù)都是變幅小車式,其主要機(jī)構(gòu)包括:起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)等幾大機(jī)構(gòu)組成,為塔式起重機(jī)的功能執(zhí)行機(jī)構(gòu)。塔式起重機(jī)屬于起重機(jī)門類中的一大專門類型,它是工程建筑中應(yīng)用的重要起重設(shè)備。由上表可以知道,塔機(jī)事故的發(fā)生主要是由于整體傾覆。有資料對(duì)1200例塔機(jī)事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。但即便如此,目前在建筑施工中,由塔機(jī)引起的人員傷亡和設(shè)備事故依舊屢屢發(fā)生。為了能夠保障塔機(jī)安全工作,降低建筑施工事故發(fā)生,國家制定了比較完善的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,頒布了《塔式起重機(jī)安全操作規(guī)程》等一系列的文件。而以定期維護(hù)、維修的方式也必定不能完全杜絕安全事故的發(fā)生,所以必然會(huì)過渡到以狀態(tài)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢測維修制度。本文在分析并總結(jié)當(dāng)前塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和不足的基礎(chǔ)上,研究開發(fā)一種基于單片機(jī)的塔機(jī)動(dòng)態(tài)平衡遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。近年來隨著各類高層、超高層建筑的興起和生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高,為提高工作效率,塔機(jī)也日益向大型化、高速化、智能化方向發(fā)展,因而對(duì)其安全性能也提出更高要求。到如今,塔機(jī)越來越多的運(yùn)用于工業(yè)和民用建筑領(lǐng)域來垂直搬運(yùn)和移動(dòng)貨物,可以說是大型建筑必不可少的工具之一。 MCU。傳感器ABSTRACTWith the develop of the architecture industry, the structure of tower cranes has been developed toward higher, bigger and intelligent. At the same time, the tower crane accidents also occur frequently. It can be said tower crane Accident has bee a major threat to the safety of building construction. For the tower crane safe operation, reducing the accident caused by the economic loss and personnel. Research and development of an intelligent monitoring system of tower crane has important engineering application. This paper studied the technology of tower crane, and on this basis, design and development of tower crane monitoring system based on MCU. This paper firstly detail the tower crane working principle and control demand, analysis of domestic and international monitoring system of tower crane, Secondly, design of the tower crane monitoring system. The subject with the advanced control system from the angle sensor, shaft pin sensor, absolute photoelectric encoder, through innovative methods to install, improved tower crane safety monitoring of technical performance. Keywords: Tower crane。平衡檢測。本課題的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用角度傳感器、鞘式重量傳感器、絕對(duì)式光電編碼器等,通過創(chuàng)新的安裝方式,提高了塔機(jī)動(dòng)態(tài)平衡監(jiān)控的技術(shù)性能。本文對(duì)塔式起重機(jī)工作原理及其監(jiān)控需求進(jìn)行了詳細(xì)闡述,分析了國內(nèi)外塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。為使塔式起重機(jī)安全運(yùn)行減少因事故造成的經(jīng)濟(jì)及人員損失,研究開發(fā)一種塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有著極其重要的工程應(yīng)用價(jià)值。理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 塔式起重機(jī)動(dòng)態(tài)平衡監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生: 學(xué) 號(hào):指導(dǎo)教師: 理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院二O一三年六月 摘 要隨著近年來高層建筑的興起,塔機(jī)在現(xiàn)代化建筑施工過程中起著作用越來越大的作用,并且不斷向智能化、大型化方向發(fā)展。與此同時(shí),塔式起重機(jī)事故也在頻繁發(fā)生,塔機(jī)事故已成為威脅建筑施工安全的重要隱患之一。本文對(duì)塔式起重機(jī)平衡監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行了研究,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)了基于單片機(jī)的塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。然后,對(duì)塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:塔式起重機(jī)。單片機(jī)。 balanced detection。 transducerIII目錄摘 要 IABSTRACT II目錄 1第1章 緒論 1 1 2 2 2 3 3 3 4 5 論文解決的問題 5第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 6 6 6 7 7 7 8 10 11第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 13 13 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 15 15 16 17 17 A/D轉(zhuǎn)換 18 18 19 20 液晶顯示模塊的設(shè)計(jì) 21 21第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 23 23 24 25 26 27第5章總結(jié) 29參考文獻(xiàn) 30致謝 31附錄A監(jiān)控主程序 32附錄B系統(tǒng)主要模塊電路圖 413理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第1章 緒論塔式起重機(jī)(簡稱塔機(jī))起源于西歐,它是為適應(yīng)歐洲工業(yè)革命建設(shè)的需要,由系纜式桅桿吊演變而來的[12]。由于塔機(jī)機(jī)體龐大、起升高度高、起吊重量大、作業(yè)范圍廣等原因,也是一個(gè)蘊(yùn)藏危險(xiǎn)較多的機(jī)構(gòu)。因而研發(fā)一種能對(duì)塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并提供安全有效的保障措施的塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)有著十分重要的意義。對(duì)于機(jī)械設(shè)備來說,完全不出故障是不可能做到的,關(guān)鍵是在于能夠早期發(fā)覺,防患于未然?,F(xiàn)代塔機(jī)的應(yīng)用一方面能夠大大加快建設(shè)的速度,而另一方面也潛伏著巨大的危機(jī),由于塔式起重機(jī)特殊的結(jié)構(gòu)和使用方式,一旦稍有不慎,很容易引起很嚴(yán)重的安全事故。安全規(guī)程對(duì)塔機(jī)安全保護(hù)裝置作了詳細(xì)規(guī)定,強(qiáng)制要求塔機(jī)上必須裝設(shè)安全保護(hù)裝置。表11塔機(jī)結(jié)構(gòu)損壞統(tǒng)計(jì)表塔機(jī)事故類別所占百分比(%)整體傾覆52起重臂折斷或碰毀18塔身斷折或底架碰毀27塔機(jī)出軌2機(jī)構(gòu)損壞1由于塔機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)和使用方式,塔機(jī)事故具有多樣性和復(fù)雜性。如果按塔機(jī)結(jié)構(gòu)損壞情況分類,塔機(jī)典型事故情況見表11[13]。塔機(jī)的傾覆歸根結(jié)底在于塔機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的不平衡,基于此提出了此課題的研究。其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)當(dāng)面:塔身高,起重臂的絞點(diǎn)裝置處于塔身的頂部,使塔式起重機(jī)的有效起吊高度距離更大,能滿足工程建筑施工中物料運(yùn)輸?shù)母叨龋凰狡鹬貦C(jī)起重臂較長,旋轉(zhuǎn)后水平覆面廣;塔機(jī)在工作運(yùn)行狀態(tài)時(shí)能同時(shí)進(jìn)行起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走等運(yùn)動(dòng),作業(yè)效率高,因此塔式起重機(jī)成為了建筑工程中不可替代的重要設(shè)備之一。在塔機(jī)的主要工作參數(shù)相同的情況下,起升、變幅及回轉(zhuǎn)三大機(jī)構(gòu)的工作性能決定了塔機(jī)的性能好壞。由原動(dòng)機(jī)、卷筒、鋼絲繩、制動(dòng)器、滾輪組和吊鉤組成。當(dāng)鋼絲繩纏繞達(dá)到一定的圈數(shù)值時(shí),制動(dòng)器觸發(fā),切斷起升機(jī)構(gòu)的電源。由電機(jī)、行星齒輪減速器、回轉(zhuǎn)齒圈和液力耦合器等構(gòu)成?;剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)有回轉(zhuǎn)限位器,通過調(diào)整限位器凸輪角度,限制塔身的回轉(zhuǎn)角度。變幅機(jī)構(gòu)主要包括括電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、變幅小車、鋼絲繩、卷筒、導(dǎo)向輪和張緊輪等幾部分。鋼絲繩兩端分別通過臂架根滑輪和臂架前滑輪來連接到小車。變幅機(jī)構(gòu)設(shè)有行程限位器。通過設(shè)定凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍來限定小車的極限行程。但塔式起重機(jī)安全事故也逐年增加。塔式起重機(jī)在建筑業(yè)中成為工程機(jī)械一個(gè)重要分支以來,其安全性問題一直在國內(nèi)外引起了巨大的關(guān)注,塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)也被廣泛應(yīng)用于各類塔式起重機(jī)。國際上塔機(jī)設(shè)計(jì)制造行業(yè)較發(fā)達(dá)的國家主要有德國、英國、法國、意大利、俄羅斯、丹麥、西班牙、美國和日本。比較著名的塔機(jī)生產(chǎn)廠家有德國的LIEBHERR公司、法國的POTAIN公司、意大利的SIMMA等幾十家制造商,其產(chǎn)品在國際塔機(jī)市場占據(jù)著大部分份額,同時(shí)也代表著塔機(jī)生產(chǎn)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和未來趨勢。塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于遏制重大事故,減少一般事故起到了巨大的作用,改變了塔機(jī)事故頻繁發(fā)生的被動(dòng)局面,實(shí)現(xiàn)了預(yù)防事故的目的。至2001年歐美各國所有的建筑塔式起重機(jī)都已安裝了該系統(tǒng),并且將其列入了技術(shù)法規(guī)。與國外先進(jìn)塔機(jī)制造企業(yè)相比,國內(nèi)塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展起步比較晚,主要是一些科學(xué)研究院所和高等院校在進(jìn)行開發(fā)、研究和設(shè)計(jì)。 目前國內(nèi)塔機(jī)仍以中小型起重機(jī)為主,剛完成機(jī)械液壓一體化,智能化塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還處于比較落后的階段。從選用的電子元件上看,國內(nèi)一些廠家使用了級(jí)別較低,價(jià)格便宜的電子元件,達(dá)到了一定的自動(dòng)化水平,在價(jià)格方面也占有一定的優(yōu)勢,但在上和壽命上還值得商榷??傮w上說,國內(nèi)塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)國外先進(jìn)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來說價(jià)格比較便宜。隨著自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的快速發(fā)展,為了提高塔機(jī)工作效率和保證施工安全,塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)被要求具有更高的信息采集和數(shù)據(jù)處理能力。(1) 硬件的可靠化使用高性能的電子元器件,增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力。為了防止電網(wǎng)諧波對(duì)系統(tǒng)的干擾,采用穩(wěn)定可靠的電源技術(shù)??梢愿鶕?jù)不同的工作情況,選擇不同的工作參數(shù)。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)記錄塔機(jī)工作中出現(xiàn)的異常參數(shù)信息。將塔機(jī)的工作的實(shí)際運(yùn)行模型模擬顯示,操作人員不用直接觀察塔機(jī)便能夠了解當(dāng)前塔機(jī)的工作狀態(tài)。以高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做中央控制單元,實(shí)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障信息的顯示與存儲(chǔ)并報(bào)警、監(jiān)視各個(gè)智能監(jiān)控單元的工作狀態(tài),智能監(jiān)控單元之間相互監(jiān)控,并將獲得的參數(shù)信息通過總線技術(shù)傳送到中央控制單元。(1) 監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。選擇合適精度的傳感器,精確采集
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