１４ 累積工作時間計算
由起重機的電氣控制原理可知 （見圖２），起升機構電機由交流接觸器ＺＣ、ＦＣ、ＤＣ及相應回路控制，因此，采集線圈狀態(tài)并進行累加即可統(tǒng)計起重機的累積工作時間，也可以通過起重量信息計算累積工作時間。
圖２ ３０ｔ／１０ｔ橋式起重機主鉤控制原理
２ 嵌入式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)組成
滿足ＧＢ／Ｔ２８２１４—２０１２規(guī)定的安全監(jiān)控要求。嵌入式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)采用了ｆｒｅｅｓｃａｌｅｉＭＸ２５系列 ３２位 ＡＲＭ９核心微控制器 （ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｅｒＵｎｉｔ），主頻 ４００Ｍ，通過外圍電路擴展，使該系統(tǒng)具有６４ＭＤＤＲ２系統(tǒng)內(nèi)存，１２８ＭＦｌａｓｈ存儲器。支持實時時鐘、大容量ＳＤ卡、１路以太網(wǎng)、多路串行通信 （包括ＲＳ２３２、ＲＳ４８５、ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ）、工業(yè)現(xiàn)場總線 （ＣＡＮ）、工業(yè)標準 ＴＦＴ彩色ＬＣＤ、４線制電阻觸摸屏、３２路ＧＰＩＯ；支持ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ６０嵌入式實時系統(tǒng)。通過移植，支持嵌入式數(shù)據(jù)庫ＳＱＬｉｔｅ３。系統(tǒng)組成如圖３所示。
圖３ 嵌入式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)
圖３中ＲＳ４８５和起重量限制器連接，實時獲取載荷信息，遠程數(shù)據(jù)傳輸模塊ＧＰＲＳ（或ＣＤＭＡ）用于和后臺進行數(shù)據(jù)交換，觸摸屏用于工作狀態(tài)顯示和參數(shù)設置，實時時鐘用于記錄故障信息的時間戳，ＳＤ卡則用于保存故障信息，ＧＰＩＯ則用于采集開關信號的狀態(tài)。
３ 起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計
嵌入式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)基于ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ６０嵌入式實時系統(tǒng)，移植了基于文件的嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)ＳＱＬｉｔｅ３，開發(fā)工具采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ２００５。系統(tǒng)組成如圖 ３所示，上層是起重機安全監(jiān)控應用程序，下層是嵌入式操作系統(tǒng)ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ６０和嵌入式數(shù)據(jù)庫ＳＱＬｉｔｅ３。起重機安全監(jiān)控應用程序通過ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ控制硬件操作。ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ６０支持多任務，軟件設計應利用多任務特性以提高程序運行效率。起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)需要執(zhí)行的主要任務有：
１）定時輪詢安全信號，如果相應的信號被觸發(fā)，則記錄信號值及發(fā)生的時間；
２）記錄起重機的工作載荷，記錄開始作業(yè)的時間和結束作業(yè)的時間；
其中１）和２）具有實時性，３）和４）則是非實時的，應采用不同的方法進行處理。實際中，針對第１種情況，采用了ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ系統(tǒng)自帶的定時器，每隔１００ｍｓ對Ｉ／Ｏ信號進行采集，如果信號改變，則記錄相應事件。針對第２種情況，采用了多線程和信號量機制確保及時正確的接收起重量限制器傳送的數(shù)據(jù)。針對第３種情況，采用了ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的消息機制更新界面元素。針對第４種情況，則利用了非作業(yè)時間進行數(shù)據(jù)傳送。
軟件設計基于ＷｉｎｄｏｗｓＭＦＣ，采用了面向對象技術，圖４顯示了參與通信的各對象之間的交互。和起重量限制器通信過程中涉及了串口類（Ｓｅｒｉａｌ）、起重量限制器類（ＬｏａｄＣｅｌ）、應用程序類（Ａｐｐ）和界面交互類（Ｄｉａｌｏｇ）。應用程序類（Ａｐｐ）用于實現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)控制邏輯，初始化界面交互對象（１）、起重量限制器對象（２）和串口對象（３）；界面交互類實現(xiàn)了輸入控制和信息顯示；串口類實現(xiàn)了串口初始化，并啟動單獨的線程（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）接收起重量傳感器的數(shù)據(jù)（４）并進行通信過程中的錯誤處理，例如奇偶校驗錯，然后將接收到的正確字節(jié)流數(shù)據(jù)傳遞給起重量限制器類（５）；起重量限制器類對接收的字節(jié)流進行緩存，并依據(jù)ＭｏｄＢｕｓ協(xié)議提取其中的載荷信息并進行校驗（６），之后將完整的起重量信息通過消息機制通知界面交互類（７）；最后由界面交互類更新起重量信息（８）。
圖４ 起重量限制器通信活動圖
由于不同類型的起重機顯示的內(nèi)容差異大，不同類型的起重量限制器其通信協(xié)議、解析方法也不同，因此Ｄｉａｌｏｇ類、ＬｏａｄＣｅｌ類變化較大。而起重機安全監(jiān)控流程、接收起重量限制器之間的數(shù)據(jù)通信則是相同的，因此，Ａｐｐ類、Ｓｅｒｉａｌ類相對固定。通過類的抽象和接口定義，將安全監(jiān)控系統(tǒng)的控制流程和易于發(fā)生變化的部分進行了封裝，提高了軟件復用。采用通道表示某個安全監(jiān)控信息源，每個通道隸屬某個機構，某個機構可包括多個通道，例如起升機構包含了上限位、下限位、超載等多個通道，借鑒設計模式中的復合模式，構建了如圖５所示的類層次結構，Ａｓｓｅｍｂｌｙ類抽象了起重機機構，通過該類的Ａｄｄ方法將通道 （安全監(jiān)控信息源）進行動態(tài)分類，實現(xiàn)了安全監(jiān)控信息源的結構化，利于信息的存儲、傳輸和檢索。
圖５ 通道和機構類層次
４ 結論和展望
采用嵌入式系統(tǒng)對繼電器控制的３２ｔ／１０ｔ×２２５ｍ（Ａ５）通用橋式起重機進行信息化改造，使該起重機初步具備了實施ＧＢ／Ｔ２８２６４—２０１２規(guī)定的安全監(jiān)控的條件。通過面向對象技術，將安全監(jiān)控信息源進行了結構化和層次化，以利于故障信息的存儲和檢索。同時，利用ＬｏａｄＣｅｌ等類，將系統(tǒng)中變化部分進行了隔離和封裝，提高了軟件復用。嵌入式系統(tǒng)配置靈活，軟硬件一體，性能強大，完全可以替代傳統(tǒng)的工業(yè)控制計算機 （ＩＰＣ），而成本只有后者的１／３，具有很高的性價比。
