起重机是工程建设中的必要设备之一，在施工中应用相当广泛。然而，起重机潜在的危险因素也较多，容易发生恶性事故。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。因此开发新型的起重机多功能安全监控和保护系统是很有必要的。基于此，近年来国内外先后研制出一些起重机安全保护装置，如载荷限制器、力矩限制器、起升高度仪、防碰撞装置、风速报警器等。但它们功能单一，如果需要多种保护功能，必须安装多台仪器，这样不仅价格昂贵，也给维护和使用带来了不便。起重机用户迫切需要一种集多种功能于一体的多功能安全监控系统，并希望起重机具有较强的自动控制功能主自诊断能力，以降低操作和维护的劳动强度并保证起重机的安全。

起重机用户关心的涉及到安全方面的工况参数主要有：主钩与副钩的起重载荷和起升高度、主臂与副臂（塔臂）的起重力矩和起升角度、工作幅度、钢丝绳状况、风速（力）大小、起重过程中载荷振动情况以及下阵的各种信息（如变幅油缸压力、液压传动系统的压力、温度、发动机转速参数、油温）等。如何对这些工况参数进行巡回采集、算法处理，并实时输出控制和提示是本系统设计的关键所在。

1 、起重机监控系统总体结构简图

本系统基本组成如图1所示。系统由一个主节点（中央处理单元）、一个智能节点和8个最小系统节点组成。最小系统节点包括拉力传感器节点1（副钩）、角度传感器节点2（副臂）、拉力传感器节点3（主钩）、角度传感器节点4（主臂）、风力传感器节点5、防碰撞传感器节点6、高度传感器节点7（主钩）、高度传感器节点8（副钩）等，各节点分别负责采集不同的牧师信号，并进行A/D转换（个别节点则不用进行A/D转换，如高度节点的增量式光电编码盘可直接得到数字信号），然后通过现场总线与主节点通信。各模块之间的最大总线长度不超过130米，位速率定为500kbps，总线定时为：BTR0，01H；BTR1，1CH。

1.1 主节点（中央处理单元）

系统主节点结构原理图如图2所示。它是一种高性能价格比、性能成熟的DSP器件，在一个100ns周期内，可以完成如下操作：取两个操作数，修改指向操作数的地址单元，使两个操作数相乘并将结果累加到一个40位的和中。由于程序循环在硬件内完成，所以每100ns能执行一次这些高级指令的操作。WSI的PSD311可编程外围器件有效地将可编程逻辑、I/O端口和存储器集成在一块芯片上，可以实现本系统的外围功能。ADSP2105在与PSD311等外围器件联络方面提供了很大的时序灵活性。它可以为4个分开的存储器空间中的每一个单独分配等待状态数量，以适应很宽的时序差别。我们在ADSP2105的“等待寄存器”为EPROM、RAM和外部存储器的选通脉冲安排1个等待状态，即200ns周期时间，以满足PSD311 120ns器件的时序要求。由于总线的通路布在ADSP2105的里面，PSD311的数据线与D15～D8连接。ADSP2105的“D22”线提供PSD311的“A14”地址线，/BMS（Boot Memory Select）充当EPROM的片选并与PSD311的“A19”输入相连接。

选用SJA1000作为CAN控制器，驱动器使用CAN控制器接口芯片PCA82C250。EEPROM用作数据RAM，用于保存设置输入的关键数据，以防掉电时丢失。

1.2 智能节点

智能系统节点原理示意图如图3所示。Philips公司的80C592芯片是8位高性能微控制器，是现有80C522和CAN控制器PCA82C200的功能组合，并具有8路模拟量输入通道的10位A/D转换器和两级优先权的15个中断源。PSD311用作其外围ROM、RAM和译码芯片。80C52利用自带的ADC将下车传感器采集的各种模拟/数字信号转换成数字信号（只对模拟信号），经CAN部件送至系统主节点；并接收主节点 来的输出信号，控制下车的各种电器.html' onmouseover="javascript:showpos(event,this)" onmouseout="javascript:ClearTimer()" target="_blank" style="color:#00A2CA">继电器和各种电磁阀。

1.3 最小系统节点

最小系统节点使用了ISO/DIS11898标准连接方法，如图4. P82C150是带位速率自动检测和校正的包括CAN协议控制器的单片16位I/O器件。它的16条I/O口线的方向、数字与模拟方式均可编程选择。自带的包含6路模拟输入通道的10位A/D转换器具有0.1%的精度，完全可以满足系统的精度要求。

2、起重机安全监控管理系统功能和特性

系统能够实时对各路传感器信号进行巡回采样，经过计算得出相应工况下的起重机实际工况参数，并与标准工作参数比较，当达到极限值的90%的预报警，超过100%时报警，并强制停止控制。这时起重机不能继续向危险方向动作，如趴杆、伸臂、起升等。系统还提供了友好的人机界面，用户可以方便地完成特定的工作参数设置及调试、标定等辅助功能，根据显示屏幕和语音提示实时了解相关的工况参数，以便及时作出相应的操作。

系统最大的特性是可以根据起得机的具体情况动态地增删节点（CAN监控模块）。高性能的DSP和外围器件PSD保证了系统的柔性、强壮性和可扩展性。

一体化起重机安全监控系统是未来起重机安全监控系统的发展趋势，它将逐步取代单一功能的安全保护装置，如载荷限制器、力矩限制器、起升高度仪、防碰撞装置、风速报警器等而成为市场主流产品。