基于AT89C52单片机的起重机经济型控制系统的设计

田安峰

（宁夏天地奔牛银起设备有限公司，宁夏银川750000）

基于AT89C52单片机的起重机经济型控制系统的设计

田安峰

（宁夏天地奔牛银起设备有限公司，宁夏银川750000）

阐述一种基于单片机的起重机专用控制系统，具有成本低，安全性高，扩展性强等特点，可应用在常规接触器控制，调压变频控制的各类天车上。

单片机；起重机；控制器

引言

随着生产力和技术的发展，起重机的电气控制越来越自动化，智能化。PLC、变频器、触摸屏、各类编码器，定位系统均已广泛应用在各种类型的天车上，这些新型控制方式大多采用西门子可编程逻辑控制器（PLC），虽然PLC均已应用在冶金，核电等工业，但是依然面临成本高，对维修人员要求高，很多应用场合功能过剩等问题。本文将介绍一种基于单片机的起重机控制器，可应用于常规、调压、变频、遥控等各种规格的天车，企业可以使用此控制器节约大量的设计成本，绘图成本，人员和生产成本，更容易实现模块化，系类化生产，使企业具备独特风格，具有相当高的市场价值。

1　目前起重机的电气控制方式

1.1接触器控制

起重机起升机构为QR2S两档反接控制方式，平移机构为QR1Y、QR2Y、QR3Y等控制方式，对于起重机而言，起升机构的特点是在主令控制器第一，二档为反接制动，转子串五到六级电阻，按级切除，虽然成本低，但对于较复杂、关联性较多的控制，原理图的设计就会比较复杂，容易发生线路故障，检修起来不方便。

1.2PLC控制

PLC的控制逻辑靠编程来实现，使其具备相当的灵活性，提供开关量模拟量输入输出，总线通讯，工业以太网通讯等控制方式，改变了以往的原理图绘图方法。线路规律性强，不易发生故障，但是成本高，功能过剩。以下所介绍的“起重机经济型安全控制系统”就是一种PLC的替代方案。

2　起重机经济型安全控制系统的开发

PLC本质上也是由单片机构成，单片机拥有各种强大的功能，可以应用在汽车，煤矿，电站，金属冶炼，等各种工厂设备中，使用一种专用的控制系统，既解决了控制的灵活性，扩展性，又节约了成本，提高了竞争力，这个系统。核心由89C52单片机构成，为保证有足够的输入输出点以及安全可靠的性能，将采用多机通讯的方式，多个单片机联合工作，并实现远程通讯功能，控制器包含主控器和远程控制器两个关键部分［1］。

2.1主控器

主控器由5个89C52单片机组成多机系统，配备40个继电器输出点，40个继电器输入点，多机系统采用总线型主从式结构，一个主机，4个从机，从机服从主机的调度，支配，每个从机运行一个机构的程序，针对天车特点，分别运行主起升、副起升机构，小车、大车机构。这样不但为天车提供了足够多的输入输出点，同时增加了控制器的可靠性，便于维修检查。

2.2远程控制器

远程控制器位于司机室，3个89C51组成，司机室联动台有四个机构的档位信号，通常一台天车至少需要30多根控制线从桥架放到司机室，设计和安装很不方便，这里使用RS485通讯方式，将位于司机室的远程控制器与主控器连接。只需一根两芯屏蔽电缆即可。控制器带有25个输入继电器模块，10个输出继电器模块。

2.3单片机应用系统的组成

每个单片机使用一个RC复位电路，一个震荡电路。复位电路的功能是在应用系统上电时让单片机进入复位状态，震荡电路为单片机提供动力，89C52单片机共40个引脚，按功能主要分为电源和时钟引脚、编程控制引脚、I/O引脚。通过C语言编程来控制I/O口的高低电平。内部自带两个定时器。

2.4单片机主从控制

由于天车所需要的输入输出点众多，单个单片机远远不能满足，所以就使用多个单片机联机通讯的方式组成系统，短距离通讯采用单片机的RDX，TDX两个引脚做串口通讯，远距离通讯采用RS485方式，主控单元部分由一个主机芯片，7个从机芯片建立成主从控制系统，从机服从主机的调度支配，每个机构使用一个独立的芯片，避免一个芯片出现问题影响到其他机构，实现高安全高可靠运行。

2.5单片机输入输出电路设计

起重机控制回路通常采用AV220V交流控制，单片机控制电压通常在5～12 V之间，所以这里使用继电器做输入隔离，避免了外部电路出现故障时对控制器造成损害。输出使用光耦输出，光耦是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器与受光器封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。它具有体积小、寿命长、无触点和抗干扰能力强等优点，同时输出和输入完全实现了电气隔离［2］。

3　起重机经济型控制器在天车上的应用

天车的工况通常比较复杂，很多处于高温，高粉尘，高负荷的情况下工作，这需要控制器具备高可靠高安全性。本方案使用多芯片分别控制各机构，与主机进行RS485通讯。输入使用继电器做隔离，输出使用光耦隔离的方式，增加了控制器的可靠运行。使用专用起重机控制器，可以简化接线，简化维修，还具备更多扩展功能，可扩展RS232通讯接口，直接和调压器变频器通讯，实现现场总线工作模式，减少的线路的敷设，节约成本，同时可以扩展屏幕显示，实时显示运行状态，及时的的准确的为维修人员排除故障［3］。

4　结语

起重机经济型控制器的开发将能大大减少设计成本，形成模块化规模化设计。结合常规，调压，变频多种传动机构配合使用，降低成本的同时给企业和用户带来极大的方便。

［1］张志文.起重机设计手册［M］.北京:中国铁道出版社.1998（6）：69-78.

［2］陈海宴.51单片机原理及应用［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2010：129.

［3］邱栋梁.国内外起重机发展动态［J］.起重运输机械，1997（5）：85-93.

（编辑：刘楠）

Design on AT89C52 Crane Control System Based on Economy

Tian Anfeng
（Ningxia Tiandi Benniu Yinqi Equipment Co.，Ltd.，Yinchuan Ningxia 750000）

This paper expounds a kind of special crane control system based on single chip microcomputer with characteristics of low cost，high safety，strong expansibility and so on，which can be used in conventional contactor control，regulates frequency conversion control of the car all kinds of day.

microcontroller；crane；controller

TP368.1

A

2095-0748（2016）10-0080-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.10.33

2016-04-13

田安峰（1984—），男，宁夏银川人，本科，研究方向：电子信息工程。