STM32移动式港口起重机的智能监控系统研究与开发(2)

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3.3 通信模块电路设计 17

3.4 显示屏驱动电路设计 19

3.5 RS-485接口电路设计 19

3.6 本章小结 20

4 系统软件设计 21

4.1 CANopen总线模块软件设计 21

4.2 GPRS模块软件设计 24

4.3 上位机软件设计 26

4.4 本章小结 27

5 样机调试 28

5.1 CANopen软件设计与调试 28

5.2 GPRS模块软件设计与调试 30

5.3 上位机软件设计与调试 30

5.4 本章小结 34

结论 35

致谢 37

参考文献 38

1 绪论

随着通信技术水平的不断提高，不仅促进了人与人之间的交流还大大地促进了工业通信之间的距离和时间。例如在机械领域对通信技术的性能的要求在不断提高，而且通信技术应用的范围增大，如今已经大范围应用在军事防御、农业生产、机械工业、交通运输、医疗卫生等领域[ ]。工业上智能监测的一种主流技术就是无线远程监控上的通信。由于嵌入式技术的高速发展和GPRS技术日趋成熟，利用嵌入式系统内核小、专用特性高、精简度高和GPRS网络覆盖全球等特点,可将嵌入式系统与GPRS无线通信技术结合，实现了监测数据的无线传输和监控中心掌握实时数据的功能，使工作人员能节省监测的时间同时减少自身的安全[ ]。本文主要目的是为移动式港口起重机设计及制作一个基于GPRS 技术的远距离无线传输系统模块，来实现远距离在线监控移动式起重机的运行状态和PLC中的数据值,从而保证起重机的工作以及安全性。

1.1 课题研究的背景和意义

随着“一带一路”战略的实施，港口物流迎来了新的发展契机，智能型多功移动式港口起重装备将成为各国、地区综合码头的首选。工业大规模专化生产带来了大量物资交流 ,物资集散规模的增大促进了港口迅猛发展[ ]。

在港口经济的发展下,港口设备的需求量越来大 ,设备资占据了港口投额的相当一部分。由于国内经济水平的发展，正在一步一步从粗放型转向集约型，对于港口型机械的模式发展也正在发生转变[ ]。在这样大转变的大背景下，我国的港口机械带动了新技术的发展与进步。其中主流的技术就是远程智能监测在港口机械的应用。

实现远程智能监测技术首先要解决的就是无线的数据传输，移动通信技术的发展为此提供了载体。由于移动通信技术突飞猛进地速度发展，如今阶段使用欧洲电信标准委员会（ETSI）推行的GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）[ ]。GPRS 是一种高速分组数据交换技术, 能够同时支持IP和X. 25这两种主流的分组数据网络协议。在GPRS的可靠性高、稳定性好、信号广、成本低等特点下，让它能在安装的机械装备较为分散，涵盖的区域大的条件下良好的工作。在远程无线监测系统的需求下，GPRS技术的应用为平稳的数据传输提供了可靠地平台，为物联网技术打下了坚实的基础[ ]。

本课题是为了实现国内首创的起吊能力100 吨、8-48 米作业范围的智能型多功移动式港口起重机的自主研发和制造能力。由于工作条件恶劣，可会遇到暴移动式港口起重机用与港口上对大型货船的装卸货物，其安全的要求特别高，尤其是在海港或江口码头上，自然环境相当复杂，时常会遇到暴雨、台风、海啸的恶劣的天气情况，所以对港口起重机的状态远程监测是十分有必要的。与此同时，对起重机的远程监控可以实时地将起重机的油压、发动机温度、发动机转速、起重量的状态信号传输到监控室，来保证操作人员的正确操作，降低操作人员的犯错率，从而减少因为操作失误而引起的不必要的人员伤亡。在人力资源方面，可以省去检测人员去工作现场的时间，大大节省了时间的利用，提高企业的工作效率。在这样的大背景下，设计和使用远程数据监测系统，可以对多台起重机设备进行数据的交互和实时的监测，可以保障工作人员的安全和机械设备的状态，减少机械设备的维修成本和出错率，提高企业的管理水平和经济效益，尤其在减少经济损失和避免工作人员人身安全方面起到了重要的作用和意义。