基于EVC4.0的臂架油缸超載監控系統設計

魏志魁

（湖南三一重工股份有限公司，湖南長沙 410100）

基于EVC4.0的臂架油缸超載監控系統設計

魏志魁

（湖南三一重工股份有限公司，湖南長沙 410100）

針對泵車使用中臂架常由超載導致疲勞開裂的問題，設計了一套臂架油缸超載監控系統，該系統能迅速獲取、判斷是否過載，并記錄臂架油缸超載壓力、超載總時間、單次超載時間、每次超載時刻等信息，并將這些信息通過CAN總線發送給顯示器實時刷新顯示和存儲。在泵車上使用結果分析表明：該監控系統能準確可靠地獲取超載信息。

超載 EVC 監控系統

EVC是Windows CE下軟件開發工具之一，EVC的界面和VC差不多，同樣支持SDK、MFC、ATL。代碼編譯運行簡單，單擊EVC4.0的”Build“菜單，選擇“Execute 工程名.exe”，即可運行目標平臺上的應用程序。本監控系統界面要求簡單、內存小，因此首選EVC4.0來開發。

1　系統工作原理

系統在1#臂架右側面加裝單軸傾角傳感器，測出1#臂架工作時所處的角度。通過有限元分析與專業數值分析軟件得出在不同角度工作時無桿腔最大受力情況，擬合出函數如下：

Y=f （X）；其中X為臂架的工作角度（0°～90°），Y為臂架最大受力。Y乘以單位系數得到理論壓力值Ptheory。由1#臂架油缸的無桿腔加載壓力傳感器測出臂架油缸內的壓力值P。通過實測P與Ptheory的比較來判斷1#臂架是否超載運行。

2　超載監控系統硬件設計

臂架油缸超載監控系統硬件由兩部分組成：下位檢測、控制和上位顯示、保存。油壓和傾角傳感器采集油壓信號和傾角信號，經過超載判斷后，計算出超載時刻、單次超載時間、總超載時間，通過CAN總線發送到顯示屏。顯示屏單元顯示出油壓值、1#臂角度、總超載次數、總超載時間以及歷史超載的信息（每次超載時刻、單次超載時間、超載最高壓力）。系統硬件結構框圖見圖1。

2.1信號采集單元

臂架油缸超載監控系統采用了基于LPC2292的專用控制器，共兩個輸入口：一路模擬量輸入口和一路數字量輸入口，分別用于輸入油壓傳感器的模擬信號和傾角傳感器的數字信號。

2.2液晶顯示單元

顯示屏采用了基于ARM9的某款處理器，使用CAN接口與專用控制器通信主控制器判斷超載后，將數據打包成報文通過CAN總線發送給顯示器，超載監控系統除了顯示實時超載記錄如：壓力、臂架角度、總超載次數、總超載時間外，最重要的是還可以實時顯示多條歷史超載記錄，包括超載時刻、單次超載時間、超載最高壓力。

3　軟件設計

軟件設計是超載監控系統的核心內容之一，專用控制器邏輯控制采用了C語言、顯示屏程序采用了EVC4.0。

3.1控制算法設計

當實測臂架油缸壓力P大于Ptheory時，認為臂架超載［1］了。但是會出現如下情況，為了解決好這些問題，在程序設計時采取了如下方法：

（1）θ≤89°且△θ0時記錄超載信息；（2）短信號的濾波在發送給歷史超載信息時才執行，當△t≤10s時設定為短信號，當有F_trig= true且△t＞10s時才發送歷史超載信息，可以濾除油壓脈動所產生的短信號下降沿時發送△t。當R_trig=true時，超載次數加1，超載總時間累加；（3）若超載結束就立即將△t賦零，那么發送給SYLD的△t值就為零，不符合要求，因此在超載結束時設置了兩個延時斷T1和T2，當計數器值在（T1，T2）區間時將△t賦零，T1為SYMC發送數據給SYLD的延時時間。

3.2顯示屏程序設計

顯示屏除了顯示實時數據，還要能顯示歷史超載記錄。對于同為實時嵌入式系統的顯示屏，容易實現實時數據的顯示［2］。因總超載時間和次數在程序初始化時不能賦零，需要在內存中開辟區域保存參數值， 每次初始化時將內存中值賦給這兩個變量。

對于歷史數據，信息量比較龐大，若存儲在專用控制器上，不僅內存空間有限，而且還會因保存數據而嚴重遲緩控制器的刷新頻率，為此將歷史數據在顯示屏上存儲；存儲方法時將接收的數據寫入文件同時歷史數據還能在有新超載信息產生時將顯示屏上老的超載信息覆蓋掉。

SYLD接收到超載結束標志，開始將超載時刻、該次超載時間、超載壓力信息寫入文件，每次超載只寫入一次；每條信息分配一個文件標識號，記錄一次該標識號自加1。文件讀取時以按照標識號的方法讀取，從而將原有的信息逐條覆蓋，實現了刷新顯示。

4　結語

該超載監控系統在泵車上的試驗表明，很好濾除了1#臂架90度憋壓和旋轉時的超載信息，同時超載信息誤碼、重碼率為0，信息丟失率不超過1%；顯示的界面友好。除了1#臂架上檢測超載信息外，還可以在其余臂架上安裝該監控系統，對臂架壽命估計有較強參考價值。總之，臂架油缸監控系統具有很強的實用價值。

［1］王仲生.智能監測與控制技術［M］.西安：西北工業大學出版社，2002.

［2］劉教瑜，田微.起重機超載監控記錄儀.起重運輸機械，2005（10）：1—4.

［3］李正民，張興偉，柳宏川.基于CC2530的溫濕度監測系統的設計與實現，測控技術，2013（5）：25-28.