目前，港口和造船業中大量應用大型的岸邊集裝箱起重機和大型龍門起重機，在對起重信號進行采集和力矩超載保護時，這些起重設備所需要的傳感器比較多，儀表所需要檢測的信號和控制也比較多。市面上以工業單片機為核心的普通力矩超載限制器端口資源少，不能適應大量的輸入和輸出信號需要；以工控機為核心的力矩超載限制器，價格比較高，性價比較低。采用上下位機數字通訊方式，可以解決多路信號的輸入、多路開關量或數字量的輸出問題，同時信號電纜鋪設簡單、工程量小，是性價比較高的大型起重機超載保護裝置解決方案，本文以友聯船廠的造船龍門機超載限制系統為例，對其進行了介紹。
    友聯船廠使用到的某大型造船龍門起重機，有效起吊高度50m，跨度100m，4個鉤為100t*2+120t/20t的組合，其超載限制系統需要實現以下顯示和控制功能。
    1）主機：儀表供電：AC220V；工作環境溫度：-10℃——+60℃；工作環境濕度：20——95%RH（不能結露）；整機功耗：＜60W；報警音量：＞60db；繼電器觸點容量：繼電器觸點容量為AC250V，5A；系統誤差：±5%；有效顯示范圍0T~999.9t；最小顯示分辨率：0.1t。
    2）顯示：①上小車鉤Ⅰ、上小車鉤Ⅱ重量獨立顯示；②下小車主鉤Ⅲ、下小車副鉤Ⅳ重量獨立顯示；③鉤Ⅰ與鉤Ⅲ，鉤Ⅱ與鉤Ⅲ總重顯示；④鉤Ⅰ、鉤Ⅱ總重顯示；⑤鉤Ⅰ、鉤Ⅱ、鉤Ⅲ載荷偏差顯示；⑥上小車鉤Ⅰ、上小車鉤Ⅱ、下小車主鉤Ⅲ、下小車副鉤Ⅳ起升高度顯示。
    3）控制：①上小車鉤Ⅰ、鉤Ⅱ、下小車主鉤Ⅲ、下小車副鉤Ⅳ超額定載荷95%時，儀表發出聲光報警，超額定載荷105%過載控制，額定載荷為鉤Ⅰ與鉤Ⅱ各為80t，主鉤Ⅲ120t，副鉤Ⅳ20t；②上小車鉤Ⅰ、鉤Ⅱ抬吊超額定載荷95%時，儀表發出聲光報警，超額定載荷105%過載控制，額定載荷為160t；③上小車鉤Ⅰ、鉤Ⅱ、下小車主鉤Ⅲ、下小車副鉤Ⅳ低于額定重量的40%時，儀表給出控制信號，信號為常閉；④上小車鉤Ⅰ、鉤Ⅱ抬吊、或鉤Ⅰ與主鉤Ⅲ抬吊、或鉤Ⅱ與主鉤Ⅲ重量偏差達40t時控制；⑤上小車鉤Ⅰ、鉤Ⅱ、下小車主鉤Ⅲ、下小車副鉤Ⅳ起升高度上限控制；⑥共16個控制輸出。
    上述要求如果按照常規超載限制器處理方式，會存在以下問題：①4個重量、4個高度信號的輸入，接入儀表，普通單片機資源不夠處理；②需要4根4芯電纜、4根6芯電纜各120m，可見電纜的數量比較多，布線和后期維護工作量比較大；③僅繼電器輸出就占用單片機的16個端口，單片機顯然不能滿足顯示、輸入、輸出各級功能；
    采用上下位機數字通訊方式既可以保證功能的可靠實現，又兼顧較高的性價比，工作示意見圖1。

    采用上下位機超載限制器的優點是：①每個小車安裝有下位機，可以直接采集重量、高度傳感器信號并轉化成標準MODBUS數字信號，整個系統的傳感器部分只需要鋪設2組雙絞雙屏的2芯電纜即可，電纜價格降低，而且鋪設的工程量大大減小，后期出現故障的風險降低；②數字信號可以克服模長距離輸出的信號衰減問題，保證了數據的穩定和可靠；③司機室的儀表不需要直接采集傳感器信號，因此就有足夠的資源完成16路繼電器的輸出。
    微特電子為友聯船廠龍門起重機選用了WTL-A600的超載限制器系統。WTL-A（600）型超載限制器采用模塊化結構，由重量傳感器、角度傳感器、信號傳輸電纜、微電腦主機（含電源、顯示、信號處理、控制輸出）等部分組成。其進口真彩65,536色TFT-LCD顯示板，不僅可以通過漢字、圖形顯示各個參數數據和狀態，還可以通過顏色的變化，使用戶一目了然地觀察到所需要看的數據，顯示清晰、直觀、方便（圖2）。

    根據客戶需要，宜昌微特還為某碼頭集裝箱起重機安裝了WTZ-A300型超載限制器，它采用全合一CPU主板，系統全部硬件電路（CPU、A/D轉換、EPROM、EEPROM、控制器及其它）都集成到一塊板上，具有極高的可靠性和抗干擾能力，主機板設有自恢復電路WATCH  DOG(又稱“看門狗”)，當程序進入死機狀態時能自動恢復。WTZ-A（300）型起重量限制器儀表由STC89Ｃ516RD+ 單片機及相應的外圍路組成，顯示部分采用點陣液晶顯示屏（圖3），具有較高的性價比。

    在工況復雜、檢測信號較多的港口、造船等大噸位起重機超載控制系統中，采用上下位機數字通訊方式，既能完整實現相關功能，結構上更合理，性價比更高，已經很成熟的應用在很多設備上，得到了客戶的一致好評。

宜昌市微特電子設備有限責任公司   高鈺敏