轉(zhuǎn)塔機(jī)電維修訓(xùn)練系統(tǒng)研究

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1、轉(zhuǎn)塔機(jī)電維修訓(xùn)練系統(tǒng)研究 轉(zhuǎn)塔機(jī)電維修訓(xùn)練系統(tǒng)研究 2015/03/30 《儀表技術(shù)雜志》2015年第二期 1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 因?yàn)闄C(jī)電維修訓(xùn)練單元的下位機(jī)要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接收來(lái)自主控軟件的大量控制命令，同時(shí)還要監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)塔的狀態(tài)信息，并向上位機(jī)上傳轉(zhuǎn)塔的實(shí)時(shí)角度信息，而普通的單片機(jī)不能滿(mǎn)足這么多的功能要求，所以系統(tǒng)采用PLC(可編程邏輯控制器)作為下位機(jī)。它具有以下優(yōu)點(diǎn):響應(yīng)快、控制精度高、可靠性好，控制程序可隨應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變，與計(jì)算機(jī)的接口及維修方便。轉(zhuǎn)塔控制結(jié)構(gòu)框

2、圖如圖2所示。PLC通過(guò)變頻器控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、方向，通過(guò)讀取水平限位開(kāi)關(guān)和豎直限位開(kāi)關(guān)確定轉(zhuǎn)塔模型翻轉(zhuǎn)位置并保證設(shè)備安全，通過(guò)讀取光電編碼器確定轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)位置。液壓控制系統(tǒng)主要由液壓能源回路、方位液壓回路、俯仰液壓回路組成。液壓系統(tǒng)的控制采用PLC對(duì)伺服控制閥驅(qū)動(dòng)控制的方法。液壓控制原理圖如圖3所示。PLC處理差動(dòng)電位計(jì)(方位角)和自整角變壓器(俯仰角)來(lái)的誤差信號(hào)，并控制相應(yīng)的伺服閥驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)和俯仰作動(dòng)筒。為達(dá)到培訓(xùn)操作手排故技能的目的，液壓部分還設(shè)有硬件故障設(shè)置功能。根據(jù)部隊(duì)維修實(shí)際和裝備維護(hù)要求，直接在硬件結(jié)構(gòu)上設(shè)置故障開(kāi)關(guān)，模擬實(shí)裝上的一些典型故障，將基本的故障現(xiàn)象顯示出來(lái)，訓(xùn)練人

3、員可以根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障原因，練習(xí)排除故障的一般步驟。 2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 2．1采用多線(xiàn)程機(jī)制進(jìn)行主控軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)塔機(jī)電維修訓(xùn)練系統(tǒng)軟件部分包括機(jī)電維修訓(xùn)練單元PLC軟件和主控軟件兩部分，兩者之間關(guān)系圖如圖4所示。主控軟件的程序采用VisualC#．Net2008進(jìn)行編寫(xiě)，VisualC#是一種簡(jiǎn)潔、類(lèi)型安全的面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，開(kāi)發(fā)人員可以使用它來(lái)構(gòu)建在．NETFramework上運(yùn)行的各種安全、可靠的應(yīng)用程序。使用VisualC#，可以創(chuàng)建傳統(tǒng)的Windows客戶(hù)端應(yīng)用程序、XMLWebservices、分布式組件、客戶(hù)端/服務(wù)器應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序等。主控軟件既可以與用戶(hù)交互，根據(jù)用戶(hù)

4、命令向機(jī)電維修訓(xùn)練單元PLC軟件發(fā)送控制命令，又可以接收機(jī)電維修訓(xùn)練單元PLC軟件上傳的轉(zhuǎn)塔狀態(tài)信息并加以顯示。因此，主控軟件要同時(shí)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)任務(wù)，包括:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送、圖形用戶(hù)界面輸入讀取、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理、圖形用戶(hù)界面顯示更新等。為設(shè)計(jì)一套多任務(wù)并行的軟件系統(tǒng)，有兩種基本的選擇:多進(jìn)程和多線(xiàn)程。為了節(jié)約系統(tǒng)資源，采用多線(xiàn)程機(jī)制進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。主控軟件用戶(hù)控制模塊的線(xiàn)程主要包括UI界面響應(yīng)線(xiàn)程、轉(zhuǎn)塔角度數(shù)據(jù)接收線(xiàn)程、角度數(shù)據(jù)解析線(xiàn)程、控制命令發(fā)送線(xiàn)程、角度數(shù)據(jù)處理顯示線(xiàn)程等，且線(xiàn)程之間均有多份數(shù)據(jù)互聯(lián)相通。通過(guò)采用多線(xiàn)程技術(shù)允許多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)塔的實(shí)時(shí)控制，提高了信息的處理效率。

5、 2．2采用梯形結(jié)構(gòu)進(jìn)行PLC程序編制PLC的編程方式主要有梯形結(jié)構(gòu)和指令語(yǔ)句表兩種。梯形結(jié)構(gòu)是圖形化的語(yǔ)言，采用梯形結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程，圖形化的結(jié)構(gòu)直觀易識(shí)讀。它與傳統(tǒng)繼電器控制回路的電氣原理圖相似，電氣工作人員容易接受。梯形結(jié)構(gòu)用連線(xiàn)把指令的梯形圖符號(hào)連接成一個(gè)功能圖，用來(lái)表達(dá)PLC運(yùn)行指令的邏輯關(guān)系和實(shí)現(xiàn)的功能。因此，系統(tǒng)采用梯形結(jié)構(gòu)方式編制PLC程序。機(jī)電維修訓(xùn)練單元的PLC軟件負(fù)責(zé)根據(jù)主控軟件的命令控制本系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)塔運(yùn)動(dòng)，確定硬件系統(tǒng)狀態(tài)上報(bào)主控軟件。因此PLC軟件包括系統(tǒng)初始化模塊、軟件引擎模塊、串口通信模塊、方位電機(jī)控制模塊、俯仰電機(jī)控制模塊、液壓馬達(dá)控制模塊、液壓作

6、動(dòng)筒控制模塊、位置傳感元件讀取模塊等。各模塊之間的關(guān)系如圖5所示。系統(tǒng)初始化模塊的主要任務(wù)是對(duì)主要內(nèi)部資源進(jìn)行初始化。軟件引擎模塊其實(shí)是系統(tǒng)軟件的一個(gè)主循環(huán)結(jié)構(gòu)，由它來(lái)檢測(cè)各種狀態(tài)條件，然后根據(jù)狀態(tài)條件來(lái)調(diào)用執(zhí)行相應(yīng)模塊。串口通信模塊是PLC通過(guò)串口和串口網(wǎng)絡(luò)接口轉(zhuǎn)換模塊之間通信的軟件部分。方位電機(jī)控制模塊是根據(jù)轉(zhuǎn)塔方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)狀態(tài)和控制命令生成方位電機(jī)控制信號(hào)的軟件模塊。俯仰電機(jī)控制模塊是根據(jù)轉(zhuǎn)塔俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)狀態(tài)和控制命令生成俯仰電機(jī)控制信號(hào)的軟件模塊。液壓馬達(dá)控制模塊用于根據(jù)轉(zhuǎn)塔方位運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和控制命令之間的誤差而生成液壓馬達(dá)伺服閥的控制信號(hào)。液壓作動(dòng)筒控制模塊能根據(jù)轉(zhuǎn)塔俯仰運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和控制命

7、令的誤差而生成作動(dòng)筒伺服閥的控制信號(hào)。位置傳感元件讀取模塊負(fù)責(zé)讀取限位開(kāi)關(guān)和編碼器。機(jī)電維修訓(xùn)練單元采用PLC梯形圖編制PLC程序，與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性，同時(shí)也與原有繼電器控制相一致。 3結(jié)論 該轉(zhuǎn)塔機(jī)電維修訓(xùn)練系統(tǒng)綜合利用可編程邏輯控制和變頻電機(jī)閉環(huán)控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)和故障模擬，主控軟件基于VisualC#平臺(tái)進(jìn)行編譯，增強(qiáng)了系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性和可靠性。經(jīng)過(guò)應(yīng)用表明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)思想正確、設(shè)計(jì)科學(xué)、結(jié)構(gòu)合理、功能齊全、性能優(yōu)良，構(gòu)建了集操作模擬、裝備認(rèn)知、原理演示等多種功能為一體的轉(zhuǎn)塔維修操作訓(xùn)練平臺(tái)，為院校教學(xué)和部隊(duì)訓(xùn)練提供了一種有效的訓(xùn)練手段。 作者：陳偉元李卓倫馮超單位：武漢軍械士官學(xué)校 上一個(gè)文章： 沒(méi)有了下一個(gè)文章： 液浮陀螺儀故障分析