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1、轉(zhuǎn)塔機電維修訓(xùn)練系統(tǒng)研究 轉(zhuǎn)塔機電維修訓(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 因為機電維修訓(xùn)練單元的下位機要通過網(wǎng)絡(luò)交換機接收來自主控軟件的大量控制命令，同時還要監(jiān)測轉(zhuǎn)塔的狀態(tài)信息，并向上位機上傳轉(zhuǎn)塔的實時角度信息，而普通的單片機不能滿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。它具有以下優(yōu)點:響應(yīng)快、控制精度高、可靠性好，控制程序可隨應(yīng)用場合的不同而改變，與計算機的接口及維修方便。轉(zhuǎn)塔控制結(jié)構(gòu)框

2、圖如圖2所示。PLC通過變頻器控制電機的旋轉(zhuǎn)速度、方向，通過讀取水平限位開關(guān)和豎直限位開關(guān)確定轉(zhuǎn)塔模型翻轉(zhuǎn)位置并保證設(shè)備安全，通過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對伺服控制閥驅(qū)動控制的方法。液壓控制原理圖如圖3所示。PLC處理差動電位計(方位角)和自整角變壓器(俯仰角)來的誤差信號，并控制相應(yīng)的伺服閥驅(qū)動液壓馬達和俯仰作動筒。為達到培訓(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)部隊維修實際和裝備維護要求，直接在硬件結(jié)構(gòu)上設(shè)置故障開關(guān)，模擬實裝上的一些典型故障，將基本的故障現(xiàn)象顯示出來，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 2．1采用多線程機制進行主控軟件設(shè)計轉(zhuǎn)塔機電維修訓(xùn)練系統(tǒng)軟件部分包括機電維修訓(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進行編寫，VisualC#是一種簡潔、類型安全的面向?qū)ο蟮恼Z言，開發(fā)人員可以使用它來構(gòu)建在．NETFramework上運行的各種安全、可靠的應(yīng)用程序。使用VisualC#，可以創(chuàng)建傳統(tǒng)的Windows客戶端應(yīng)用程序、XMLWebservices、分布式組件、客戶端/服務(wù)器應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序等。主控軟件既可以與用戶交互，根據(jù)用戶

4、命令向機電維修訓(xùn)練單元PLC軟件發(fā)送控制命令，又可以接收機電維修訓(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，主控軟件要同時實現(xiàn)多項任務(wù)，包括:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送、圖形用戶界面輸入讀取、后臺數(shù)據(jù)處理、圖形用戶界面顯示更新等。為設(shè)計一套多任務(wù)并行的軟件系統(tǒng)，有兩種基本的選擇:多進程和多線程。為了節(jié)約系統(tǒng)資源，采用多線程機制進行程序設(shè)計。主控軟件用戶控制模塊的線程主要包括UI界面響應(yīng)線程、轉(zhuǎn)塔角度數(shù)據(jù)接收線程、角度數(shù)據(jù)解析線程、控制命令發(fā)送線程、角度數(shù)據(jù)處理顯示線程等，且線程之間均有多份數(shù)據(jù)互聯(lián)相通。通過采用多線程技術(shù)允許多任務(wù)同時執(zhí)行，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)塔的實時控制，提高了信息的處理效率。

5、 2．2采用梯形結(jié)構(gòu)進行PLC程序編制PLC的編程方式主要有梯形結(jié)構(gòu)和指令語句表兩種。梯形結(jié)構(gòu)是圖形化的語言，采用梯形結(jié)構(gòu)進行編程，圖形化的結(jié)構(gòu)直觀易識讀。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)用連線把指令的梯形圖符號連接成一個功能圖，用來表達PLC運行指令的邏輯關(guān)系和實現(xiàn)的功能。因此，系統(tǒng)采用梯形結(jié)構(gòu)方式編制PLC程序。機電維修訓(xùn)練單元的PLC軟件負責(zé)根據(jù)主控軟件的命令控制本系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)工作從而帶動轉(zhuǎn)塔運動，確定硬件系統(tǒng)狀態(tài)上報主控軟件。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、方位電機控制模塊、俯仰電機控制模塊、液壓馬達控制模塊、液壓作

6、動筒控制模塊、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)是對主要內(nèi)部資源進行初始化。軟件引擎模塊其實是系統(tǒng)軟件的一個主循環(huán)結(jié)構(gòu)，由它來檢測各種狀態(tài)條件，然后根據(jù)狀態(tài)條件來調(diào)用執(zhí)行相應(yīng)模塊。串口通信模塊是PLC通過串口和串口網(wǎng)絡(luò)接口轉(zhuǎn)換模塊之間通信的軟件部分。方位電機控制模塊是根據(jù)轉(zhuǎn)塔方位運動機構(gòu)狀態(tài)和控制命令生成方位電機控制信號的軟件模塊。俯仰電機控制模塊是根據(jù)轉(zhuǎn)塔俯仰運動機構(gòu)狀態(tài)和控制命令生成俯仰電機控制信號的軟件模塊。液壓馬達控制模塊用于根據(jù)轉(zhuǎn)塔方位運動狀態(tài)和控制命令之間的誤差而生成液壓馬達伺服閥的控制信號。液壓作動筒控制模塊能根據(jù)轉(zhuǎn)塔俯仰運動狀態(tài)和控制命

7、令的誤差而生成作動筒伺服閥的控制信號。位置傳感元件讀取模塊負責(zé)讀取限位開關(guān)和編碼器。機電維修訓(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應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性，同時也與原有繼電器控制相一致。 3結(jié)論 該轉(zhuǎn)塔機電維修訓(xùn)練系統(tǒng)綜合利用可編程邏輯控制和變頻電機閉環(huán)控制等技術(shù)實現(xiàn)了轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)和故障模擬，主控軟件基于VisualC#平臺進行編譯，增強了系統(tǒng)控制的實時性和可靠性。經(jīng)過應(yīng)用表明，該系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)思想正確、設(shè)計科學(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，為院校教學(xué)和部隊訓(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 上一個文章： 沒有了下一個文章： 液浮陀螺儀故障分析