单片机和CPLD在塔群防撞预警系统中的应用

BillScot2

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摘要:针对水电站建设中设备间易发生碰撞的
问题,提出了一种基于cpld、微波通讯和单片机技
: e* @% _* t' k) i/ H术的防碰撞预警系统,并介绍了系统的组成,硬件、
# z8 |/ I! [$ N软件及通讯部分的设计。
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- \5 |! s$ v6 M/ f) T$ [& ^关键词:CPLD;微波通讯;单片机;报警
/ Z5 ~$ b% m" R; O: N9 C0 Q: t) y
# l2 x0 r4 @/ F4 l" C! e0引言
" y  b1 y+ N6 j% D/ U' R. I在大型的水电站建设施工过程中,混凝土浇筑
设备主要有缆机、顶带机、移动式塔机和固定式塔机
/ x0 d5 o2 u& u/ i- S% y' S0 `等。这些设备作业范围彼此交叉重叠,极易发生碰
撞。工作环境的恶劣也对司机的操作带来极大干
扰。为确保施工安全高效进行,研制了一套预警系
统，能及时提醒操作人员以避免设备间的碰撞。
! W( K# Y, C5 a% o! u9 [1防撞预警系统原理及组成
* w1 U! c1 x. z) Y& p, W- O研究思路如下:在每台设备的每个运动方向电.机轴.
上安装一个绝对值型编码器，以获得设备在该
7 l7 k2 o4 m9 H3 v' H0 T方向上的位置;将测得的数值通过微波通讯返回上
* j* b9 z" y( H  _1 e位机;上位机根据数值计算出设备在该方向的速度、
加速度及设备间的距离，通过程序运算,经微波通讯
发送状态指令给驾驶室的报警装置,提示操作人员
此时设备的状态。
+ [" \0 d! r2 M# d! l/ D系统由4部分组成:位置检测装置、报警装置、
* Q# P( r9 R) f1 T( h微波通讯及上位机。具体实现过程如下:在每台设
备的各个运动方向的电机轴上,装一绝对值型编码
器。编码器的时钟及数据线均接入一个以CPLD
(EPM3256)为主控芯片的模块。模块向编码器发
出时钟信号,编码器返回相应位置的格雷码。格雷
. h' @$ {3 `% D# L& V/ B码数的任一.数增一或减一后，下一数只有一个数据
位变化,因此它可避免在读取时,因各数据位时序上
的差异造成的误读。格雷码由RS232接口传至单
/ T9 D6 G' L* K0 N( v片机进行换算。换算的结果再经微波通讯发回上位
7 {1 M+ D4 I) B0 Z机。
8 E2 Q( h" x1 ].上位机将接收到的各设备的位置数据转换到同
一坐标下,并拟合出设备各方向.上的速度和加速度。
上位机中存储有各设备的外形轮廓参数。通过这些
数据的分析,可以计算出各设备固定(塔架、送料带
2 }; D" B0 U, u- Y/ D等)及运动部件(起重臂、吊钩等)的相互位置关系，
1 K& U, S: k9 j; b2 @得到可能发生碰撞的设备相关部件间的距离、速度
7 j& L8 a0 n% `及加速度。具体警示级别的计算公式如下。
% v& s( e+ T- t+ d& u警示:


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# W4 C! G8 K5 E, g) S附件下载：

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编码器的时钟及数据线均接入一个以CPLD(EPM3256)为主控芯片的模块