基于EVC4.0的臂架油缸超载监控系统设计

2016-12-04魏志魁

中国科技纵横 2016年16期

关键词：臂架油压显示屏

魏志魁

（湖南三一重工股份有限公司，湖南长沙 410100）

基于EVC4.0的臂架油缸超载监控系统设计

魏志魁

（湖南三一重工股份有限公司，湖南长沙 410100）

针对泵车使用中臂架常由超载导致疲劳开裂的问题，设计了一套臂架油缸超载监控系统，该系统能迅速获取、判断是否过载，并记录臂架油缸超载压力、超载总时间、单次超载时间、每次超载时刻等信息，并将这些信息通过CAN总线发送给显示器实时刷新显示和存储。在泵车上使用结果分析表明：该监控系统能准确可靠地获取超载信息。

超载 EVC 监控系统

EVC是Windows CE下软件开发工具之一，EVC的界面和VC差不多，同样支持SDK、MFC、ATL。代码编译运行简单，单击EVC4.0的”Build“菜单，选择“Execute 工程名.exe”，即可运行目标平台上的应用程序。本监控系统界面要求简单、内存小，因此首选EVC4.0来开发。

1　系统工作原理

系统在1#臂架右侧面加装单轴倾角传感器，测出1#臂架工作时所处的角度。通过有限元分析与专业数值分析软件得出在不同角度工作时无杆腔最大受力情况，拟合出函数如下：

Y=f （X）；其中X为臂架的工作角度（0°～90°），Y为臂架最大受力。Y乘以单位系数得到理论压力值Ptheory。由1#臂架油缸的无杆腔加载压力传感器测出臂架油缸内的压力值P。通过实测P与Ptheory的比较来判断1#臂架是否超载运行。

2　超载监控系统硬件设计

臂架油缸超载监控系统硬件由两部分组成：下位检测、控制和上位显示、保存。油压和倾角传感器采集油压信号和倾角信号，经过超载判断后，计算出超载时刻、单次超载时间、总超载时间，通过CAN总线发送到显示屏。显示屏单元显示出油压值、1#臂角度、总超载次数、总超载时间以及历史超载的信息（每次超载时刻、单次超载时间、超载最高压力）。系统硬件结构框图见图1。

2.1信号采集单元

臂架油缸超载监控系统采用了基于LPC2292的专用控制器，共两个输入口：一路模拟量输入口和一路数字量输入口，分别用于输入油压传感器的模拟信号和倾角传感器的数字信号。

2.2液晶显示单元

显示屏采用了基于ARM9的某款处理器，使用CAN接口与专用控制器通信主控制器判断超载后，将数据打包成报文通过CAN总线发送给显示器，超载监控系统除了显示实时超载记录如：压力、臂架角度、总超载次数、总超载时间外，最重要的是还可以实时显示多条历史超载记录，包括超载时刻、单次超载时间、超载最高压力。

3　软件设计

软件设计是超载监控系统的核心内容之一，专用控制器逻辑控制采用了C语言、显示屏程序采用了EVC4.0。

3.1控制算法设计

当实测臂架油缸压力P大于Ptheory时，认为臂架超载［1］了。但是会出现如下情况，为了解决好这些问题，在程序设计时采取了如下方法：

（1）θ≤89°且△θ0时记录超载信息；（2）短信号的滤波在发送给历史超载信息时才执行，当△t≤10s时设定为短信号，当有F_trig= true且△t＞10s时才发送历史超载信息，可以滤除油压脉动所产生的短信号下降沿时发送△t。当R_trig=true时，超载次数加1，超载总时间累加；（3）若超载结束就立即将△t赋零，那么发送给SYLD的△t值就为零，不符合要求，因此在超载结束时设置了两个延时断T1和T2，当计数器值在（T1，T2）区间时将△t赋零，T1为SYMC发送数据给SYLD的延时时间。

3.2显示屏程序设计

显示屏除了显示实时数据，还要能显示历史超载记录。对于同为实时嵌入式系统的显示屏，容易实现实时数据的显示［2］。因总超载时间和次数在程序初始化时不能赋零，需要在内存中开辟区域保存参数值，每次初始化时将内存中值赋给这两个变量。

对于历史数据，信息量比较庞大，若存储在专用控制器上，不仅内存空间有限，而且还会因保存数据而严重迟缓控制器的刷新频率，为此将历史数据在显示屏上存储；存储方法时将接收的数据写入文件同时历史数据还能在有新超载信息产生时将显示屏上老的超载信息覆盖掉。

SYLD接收到超载结束标志，开始将超载时刻、该次超载时间、超载压力信息写入文件，每次超载只写入一次；每条信息分配一个文件标识号，记录一次该标识号自加1。文件读取时以按照标识号的方法读取，从而将原有的信息逐条覆盖，实现了刷新显示。