摘要：在某在用橋式起重機電氣控制系統基礎上，采用嵌入式技術對其進行信息化改造。該系統采用３２位微控制器，基于ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ６０嵌入式操作系統和ＳＱＬｉｔｅ３嵌入式數據庫，實現了作業信息和故障信息的實時記錄和歷史追溯，滿足了國標規定的安全監控要求。通過面向對象的分析、開發技術，將安全監控信號源進行了封裝和結構化，提高了軟件的復用程度，多線程技術的運用，提高了程序運行的效率。實踐表明，該嵌入式系統可以替代工業控制計算機，性價比突出。

０ 引言

起重機械是八大類特種設備之一。起重機械的產品質量和安全生產不僅關系到生產效率和人民的生命安全，也關系到國家經濟運行安全和社會穩定，是公共安全的重要組成部分。以上海為例，“十一五”期間，中小起重機械事故多發，全市共發生近４３起起重機械事故，造成３９人死亡、１４人受傷；起重機械事故占全市特種設備事故的３１％，位居全國第二；在用起重機械定檢的合格率只有８９４％；起重機械安全性能監督檢驗合格率只有８０％。統計分析表明：起重機械事故中，設備的無證使用占了事故總數的３２％；無證人員作業導致事故發生占了２３％；因使用、管理不善導致的事故占事故總數的５６％；與維修有關的事故占事故總數的３３％。起重機械安全監管技術列入了《國家中長期科技發展規劃綱要》第５８項重大生產事故預警與救援優先主題。國家質檢總局和國家標準化管理委員會也聯合發布ＧＢ／Ｔ２８２６４—２０１２《起重機械安全監控管理系統》。因此，應用現代信息管理技術，以生產單位和使用單位為主體，規范、加強起重機械的使用和維保，提高起重機械本質安全性能，防范事故，保障安全，具有重要的經濟意義和社會意義。在１臺在用３２ｔ／１０ｔ×２２５ｍ、Ａ５工作制通用起重機的繼電器控制基礎上，采用嵌入式技術，對該起重機進行信息化改造，使之初步滿足了國標要求的安全監控管理要求，采集的相關信息可以進一步作為起重機維保和性能評估的依據。

１ 橋式起重機安全監控系統要求

１１ 安全監控系統要求

起重機安全監控系統的信息采集源應依據ＧＢ／Ｔ２８２６４—２０１２表 １的要求，結合具體情況確定信號源進行安全監控。對橋式起重機應采集的信息源包括：起重量限制器、起升高度限位器／下降深度限位器、運行行程限位器、聯鎖保護安全裝置、同一或不同一軌道運行機構防碰撞裝置、超速保護裝置、起升機構制動器 （宜采集）。起重機安全監控系統應對起重機械運行狀態及故障信息進行實時記錄和歷史追溯功能。

１２ 電氣控制方式

通用橋式起重機通常采用繼電器、接觸器方式控制。駕駛室控制電器采用聯動臺對起重機進行操作，控制器的布置方式為：右手用一個主令控制主鉤和副鉤，右手主令前－后動作時控制主鉤下－上運行，３～５個擋位，右手主令左－右動作時控制副鉤上－下運行，３～５個擋位；左手一個主令控制大車和小車運行，左手主令前－后動作時控制小車前－后運行，５個擋位，左手主令左－右動作時控制大車左 －右運行，５個擋位；聯動臺上設有鑰匙開關、啟動和緊停按鈕、主電源和控制電源指示燈；駕駛室內設有總空氣斷路器、３６Ｖ低壓風扇、維修插座、照明開關等。

通用起重機通常有較為完備的安全保護措施。例如，安裝有起重量限制器進行超載保護，其他的安全保護措施還包括起升上下限位、運行機構行程限位、聯鎖安全保護等。由于采用繼電器控制回路實現，無法進行故障信息的實時記錄和歷史追溯。

１３ 安全監控采集信息源

該橋式起重機安裝有起重量限制器，采用ＭｏｄＢｕｓＲＴＵ協議，通過ＲＳ４８５總線和起重機安全監控系統連接。起重量限制器以０５ｓ間隔發送載荷信息，通信協議中包含有循環冗余校驗碼（ＣＲＣ１６）以保證數據傳輸的正確性。

起重機中的限位、安全聯鎖等信號為開關量信號。開關量信號又分為無源開關和有源開關，無源開關俗稱干接點，如起升高度限位器／下降深度限位器、大小車行程限位器、聯鎖保護安全裝置、防碰撞裝置等。可通過圖１所示接口電路接入系統，該接口電路具有限流、濾波、鉗位、光電隔離功能，工作可靠，抗干擾能力強；有源開關接點之間有極性，具有有電和無電２種狀態。在起重機的控制回路中，少量用于強電控制回路（～３８０Ｖ）繼電器沒有多余的觸點，為了采集這些繼電器狀態，采用了交流開關隔離變送器，將交流３８０Ｖ信號轉換成ＴＴＬ電平后接入系統。交流開關隔離變送器采用ＤＣ２４Ｖ供電，輸入／輸出隔離，隔離電壓２５００ＶＡＣ／ｍｉｎ，使起重機的控制回路和嵌入式系統隔離，提高了系統的抗干擾能力。