门式起重机作业计量及超负荷报警保护装置 [技术领域]本发明涉及一种起重设备的计量及保护监测装置，特别是属于一种能够对门式起重机作业量进行累计计量并在超负荷情况下报警及采取保护的装置。
[背景技术]在港口、矿山和货场，门式起重机是最为常用的大型起重设备之一，对其作业生产实施科学管理并提供安全技术保障是十分必要的。目前普遍采用的机型仅设置了简易的过载保护装置，缺乏系统的、先进的管理与控制技术和相应的装置，在该领域的专利申请中，99126775.3号专利：“港口门式起重机动态监测装置”公开了一种港口门式起重机动态监测装置，安装在港口门式起重机上，可动态地测出门式起重机的吊装重量、电源的工作电压、耗用的电能、各运行电机的三相定子和转子电流、卷扬系统齿轮箱的冷却油温、起重机旋转的角度、起重钩头的高度及桥臂前后运动的限度等，使用键盘可以输入操作者的工号，或者使用IC卡、磁卡或其他记录媒体输入操作者信息，并可将测得的主要信息记录在IC卡、磁卡或其他记录媒体上，定时将上述信息以无线通讯方式发送到局域网上。只有当角度和高度均达到预定的数值时，其吊装的重量值，才能作为有效数值发送到局域网上。由于该项专利申请只是用功能性的语言描述了上述装置，其技术方案的可行性和可靠性无从判断。另外，上述测量指标主要用于掌握设备运行过程的技术状况，并不是生产单位进行作业组织和生产管理最需要的。而且，上述装置也没有与设备地超负荷报警与保护装置结合起来，也是其缺陷之处。
[发明内容]本发明的目的即在于提供一种门式起重机作业计量及超负荷报警保护装置，实现对门式起重机的作业量、作业次数、作业时间进行累计计量，并在超负荷情况下报警及采取保护措施。
本发明是通过以下技术方法来实现的：门式起重机作业计量及超负荷报警保护装置，包括数据采集装置、称重计量装置、数据运算处理控制器、超负荷报警与控制装置、数据中间传输装置和信息输入、输出终端设备；其特征在于：
数据采集装置，由辅助测力机构、测力传感器(1)组成；
称重计量装置，由信号放大器(2)、模数A/D转换器(3)和称重单片机(4)组成；
数据运算处理控制器(8)，由主控单片机(25)、存储器(24)、时钟电路(23)、通讯接口(22)组成；
超负荷报警与控制装置，由声光报警器(9)、起升控制器(12)组成；
数据中间传输装置，由IC卡(13)、IC卡接口(10)和读卡器(14)组成；
信息输入、输出终端设备，由称重数据显示器(5)、负荷累计显示器(7)和键盘(6)组成。
由于本发明包括称重计量装置和超负荷报警与控制装置，集计量与防护功能于一体，可为生产单位进行作业组织和生产管理提供必要的信息依据，且具有系统集成化程度高、技术可靠性强的效果。
[附图说明]附图部分进一步公开了本实用新型的具体实施例，其中，
图1：门式起重机作业计量及超负荷报警保护装置系统原理框图；
图2：数据采集装置结构示意侧视图；
图3：数据采集装置结构示意正视图；
图4：称重单片机(4)工作流程图；
图5：数据运算处理控制器逻辑框图；
图6：主控单片机(25)工作流程图；
图7：数据运算处理控制器电路原理图；
[具体实施方式] 如图1所示，本发明所公开的门式起重机作业计量及超负荷报警保护装置，包括数据运算处理控制器(8)，以及由测力传感器(1)、位置传感器(11)组成的数据采集装置；由信号放大器(2)、模数A/D转换器(3)和称重单片机(4)组成的称重计量装置；由声光报警器(9)、起升控制器(12)组成的超负荷报警与控制装置；由IC卡(13)、IC卡接口(10)和读卡器(14)组成的数据中间传输装置；由称重数据显示器(5)、负荷累计显示器(7)和键盘(6)组成的信息输入、输出终端设备。
如图2、图3所示，对于具有多根钢丝绳的门式起重机，为获得准确的测力数据，本发明的数据采集装置还包括辅助测力机构。所谓的辅助测力机构，包括测力轮(19)、测力轮架(18)、均衡梁(21)、测力杠杆(16)。测力杠杆(16)的一端与测力轮架(18)的上端固定安装于同一均衡梁(21)上，测力杠杆(16)的另一端与支座(15)之间安装有测力传感器(1)。测力轮架(18)的下端安装测力轮(19)。均衡梁(21)的两端通过支座(17)安装于门式起重机钢丝绳(20)通过的电动机卷筒与吊钩滑轮之间位置。当安装有本发明的门式起重机作业时，其起重负荷由钢丝绳(20)承担，通过本装置的辅助测力机构和测力传感器(1)，即可将钢丝绳的拉力转换为相应的称重电信号，继而送由称重计量装置进行处理，实现对起吊货物重量的累积计算。
本发明的称重计量装置，包括信号放大器(2)、模数A/D转换器(3)和称重单片机(4)。由上述的数据采集装置采集到的称重电信号，经过信号放大器(2)，由毫伏级微弱信号放大到伏级动态范围信号，继而送入模数A/D转换器(3)，在称重单片机(4)控制下，采用公知公用的“双积分型A/D转换”技术，将模拟称重电信号转变为数字称重信号，并对数字信号进行滤波、平均，消除数据中的干扰，减少数据的波动。称重单片机(4)的工作流程如图4所示。按照Y＝KX+Y0的线性关系，称重单片机(4)对经过处理的数字信号进行计算，得到与实际负荷重量一致的称重数据，显示在称重数据显示器(5)上，即完成了系统的称重功能。
上述称重计量装置的工作原理与相关领域的现有技术基本相同，是本领域的技术人员容易想到的，故不做过多说明。
经过称重单片机(4)处理完成的称重数据，通过高速数据传输，传入由主控单片机(8)、通讯接口(22)组成的数据运算处理控制器。
如图5、图7所示，数据运算处理控制器(8)由主控单片机(25)、存储器(24)、时钟电路(23)、通讯接口(22)组成。本实施例所采用的主控单片机(25)型号为90s8515，当然，也可根据需要换用相似型号的单片机，其效果是一样的。
在主控单片机(25)的控制下，数据运算处理控制器(8)对称重数据同设定的负荷值进行比较运算，其工作流程如图6所示。
当称重数据所反映的起吊货物重量低于额定负荷时，系统处于正常作业状态。为了自动区别每次起吊作业是属于无效的原地起吊还是有效的过岸起吊，本发明的数据采集装置还设有位置传感器(11)。主控单片机(25)在接受称重数据的同时，还会自动检测位置传感器(11)输入的过岸信号，以判别该次起吊作业的有效性。对于每次成功的有效作业，由主控单片机(25)控制，累加记录当班吞吐作业量、作业次数、有效作业时间及上班、下班时间等与起重机作业有关的生产作业、设备运行数据，并通过IC卡接口(10)存入IC卡(13)。同时，将当前作业重量、累加作业量、作业次数等数据显示在负荷累计显示器(7)上，从而完成数据处理和记录功能。
当称重数据所反映的起吊货物重量在额定负荷的100％和110％之间时，由主控单片机(25)控制，发出声音报警，提示司机注意；超过额定负荷的110％小于120％时，延时3～8秒，输出控制信号，切断起升回路，同时声音报警；超过额定负荷的120％时，瞬时输出控制信号，断开起升回路，停止作业，同时声音报警。这样可以有效避免门机的突发超重事故和疲劳作业，延长设备的使用寿命。
其中对起重机系统输出停止起升控制信号，是通过起升控制器(12)实现的。通过起升控制器(12)可以将控制信号变换为起重机系统的控制信号，完成对称重设备的起升控制，以达到安全保护作用，实现系统的安全保护功能。
IC卡(13)，作为本系统的数据存贮及数据传递载体，同时也可用作每个起重机司机的身份卡，其中存储的数据可以通过读卡器(14)录入计算机中，通过后台软件进行进一步的处理和分析，可以把生产管理和设备管理的数据同操作司机有效地联系在一起，为生产作业管理、设备维修、保养工作提供真时有效的数据及分析结果。