專利名稱：一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核電站裝卸料機(jī)的模擬仿真控制領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)及模擬方法。
背景技術(shù)：
裝卸料機(jī)是核電站停堆換料期間完成反應(yīng)堆換料的關(guān)鍵設(shè)備，在反應(yīng)堆堆芯和燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置傾翻機(jī)(RX側(cè))之間水下裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)燃料組件，其服務(wù)區(qū)域是反應(yīng)堆換料水池和堆內(nèi)構(gòu)件存放池。從國(guó)內(nèi)外核電站的裝卸料機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在核電站機(jī)組運(yùn)行期間，裝卸料機(jī)停放在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)，無(wú)法使用裝卸料機(jī)對(duì)操作員進(jìn)行實(shí)際操作培訓(xùn)。此時(shí)裝卸料機(jī)上的控制臺(tái)被拆卸下來(lái)并轉(zhuǎn)移至某個(gè)專用房間中，與裝卸料機(jī)模擬機(jī)相連，形成一個(gè)完整的裝卸料機(jī)操作培訓(xùn)系統(tǒng)，對(duì)裝卸料機(jī)操作員進(jìn)行相關(guān)的操作培訓(xùn)。目前國(guó)內(nèi)外核電站的裝卸料機(jī)模擬機(jī)都采用了全實(shí)物1:1的設(shè)計(jì)，即電機(jī)、編碼器、限位開(kāi)關(guān)都采用了實(shí)體硬件設(shè)備。這種設(shè)計(jì)思想既不利于整個(gè)控制系統(tǒng)的布置又不能靈活仿真模擬各種運(yùn)行工況，且缺乏很好的經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)及方法，提高核電站裝卸料機(jī)操作員的培訓(xùn)效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，包括時(shí)鐘信號(hào)采集模塊、與時(shí)鐘信號(hào)采集模塊連接的時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊以及與時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊連接的仿真信號(hào)輸出模塊，該系統(tǒng)還包括速度采集模塊、與速度采集模塊連接的編碼器數(shù)值計(jì)算模塊以及與編碼器數(shù)值計(jì)算模塊連接的格雷碼轉(zhuǎn)換模塊，格雷碼轉(zhuǎn)換模塊與仿真信號(hào)輸出模塊連接，其中:時(shí)鐘信號(hào)采集模塊用于采集裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送到時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊(12)；速度采集模塊用于采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào)，并根據(jù)采集到的速度信號(hào)計(jì)算得到卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄當(dāng)前行程位置所對(duì)應(yīng)的速度數(shù)值；編碼器數(shù)值計(jì)算模塊用于根據(jù)所述的速度數(shù)值和運(yùn)行方向信號(hào)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值；格雷碼轉(zhuǎn)換模塊用于將編碼器的當(dāng)前數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的格雷碼，并根據(jù)裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升實(shí)際使用的編碼器對(duì)應(yīng)的編碼器位數(shù)將格雷碼進(jìn)行邏輯位移轉(zhuǎn)換得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)，并將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到仿真信號(hào)輸出模塊；時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊用于檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到仿真信號(hào)輸出模塊；仿真信號(hào)輸出模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，所述的時(shí)鐘信號(hào)采集模塊根據(jù)設(shè)定的采樣時(shí)間間隔I采集并獲取編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)。進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，所述的速度采集模塊根據(jù)設(shè)定的采樣時(shí)間間隔II采集并獲取所述的速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào)。再進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，編碼器數(shù)值計(jì)算模塊包括:增量計(jì)算單元:用于根據(jù)速度數(shù)值和預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器所對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量；增量符號(hào)計(jì)算單元:用于根據(jù)運(yùn)行方向信號(hào)確定編碼器數(shù)值增量的正負(fù)；當(dāng)前數(shù)值計(jì)算單元:用于根據(jù)所述的編碼器數(shù)值增量及其正負(fù)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值。更進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，仿真信號(hào)輸出模塊將編碼器SSI仿真信號(hào)輸出置為高電平，仿真信號(hào)輸出模塊在同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的上升沿將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，包括以下步驟:(一)采集裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)；(二)采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào)，并計(jì)算裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄當(dāng)前行程位置所對(duì)應(yīng)的速度數(shù)值；(三)根據(jù)所述的速度數(shù)值和運(yùn)行方向信號(hào)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值；(四)將編碼器的當(dāng)前數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的格雷碼，并根據(jù)裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升實(shí)際使用的編碼器對(duì)應(yīng)的編碼器位數(shù)將格雷碼進(jìn)行邏輯位移轉(zhuǎn)換得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)；(五)檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序；(六)根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，步驟
(三)中，根據(jù)速度數(shù)值和運(yùn)行方向信號(hào)計(jì)算編碼器的當(dāng)前數(shù)值的具體方式為:a.根據(jù)速度數(shù)值和預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器所對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量；b.根據(jù)運(yùn)行方向信號(hào)確定編碼器數(shù)值增量的正負(fù)；c.根據(jù)所述的編碼器數(shù)值增量及其正負(fù)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值。進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，步驟(五)中，檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序的具體方式為:檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的高電平，若高電平信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于設(shè)定值，則表示發(fā)送數(shù)據(jù)的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)序列出現(xiàn)，否則繼續(xù)檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的高電平直至滿足要求的時(shí)鐘序列出現(xiàn)山的取值范圍為 50-150ms。再進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，步驟
(六)中，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備的具體方式為:1.檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)高電平之后的下降沿，下降沿出現(xiàn)表示編碼器SSI仿真信號(hào)接收設(shè)備已準(zhǔn)備好接收編碼器SSI仿真信號(hào)；i1.檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)下降沿的半個(gè)時(shí)鐘周期后的上升沿，在經(jīng)過(guò)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間t2后，仿真信號(hào)輸出模塊開(kāi)始將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備；t2的取值范圍為O-1us ；ii1.步驟ii結(jié)束后，仿真信號(hào)輸出模塊開(kāi)始檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的下降沿，檢測(cè)到下降沿后將編碼器SSI仿真信號(hào)輸出端口置為低電平并持續(xù)一個(gè)時(shí)間間隔為t3的數(shù)據(jù)熄滅時(shí)間；t3的取值范圍為10-40US。更進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，步驟ii中，在同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的上升沿由編碼器SSI仿真信號(hào)的最高位至最低位依次發(fā)送，每次發(fā)送編碼器SSI仿真信號(hào)的一位。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述的仿真系統(tǒng)及方法可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器仿真信號(hào)實(shí)現(xiàn)靈活控制，仿真模擬不同工況，不再依賴真實(shí)的編碼器硬件設(shè)備，采用這種全新的設(shè)計(jì)思路研發(fā)的裝卸料機(jī)模擬機(jī)與過(guò)去相比具有更好的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)使得裝卸料機(jī)模擬機(jī)更易于操作和布置，從而提高了核電站裝卸料機(jī)操作員的培訓(xùn)效率，可應(yīng)用于各種核電站堆型的同類設(shè)備模擬機(jī)。


圖1為本發(fā)明一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法的流程圖；圖3為具體實(shí)施方式
中時(shí)鐘檢測(cè)模塊的工作流程圖；圖4為具體實(shí)施方式
中編碼器數(shù)值計(jì)算模塊的工作流程圖；圖5為具體實(shí)施方式
中仿真信號(hào)輸出模塊的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1示出了本發(fā)明一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該系統(tǒng)包括時(shí)鐘信號(hào)采集模塊11、時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊12、仿真信號(hào)輸出模塊13、速度采集模塊14、編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15以及格雷碼轉(zhuǎn)換模塊16，時(shí)鐘信號(hào)采集模塊11與時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊12連接，時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊12與仿真信號(hào)輸出模塊13連接，速度采集模塊14與編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15連接，編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15與格雷碼轉(zhuǎn)換模塊16連接，格雷碼轉(zhuǎn)換模塊16與仿真信號(hào)輸出模塊13連接；其中:
時(shí)鐘信號(hào)采集模塊11用于采集裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送到時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊12 ;該模塊根據(jù)設(shè)定的采樣時(shí)間間隔采集由編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)；速度采集模塊14用于采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào)，并根據(jù)采集到的速度信號(hào)計(jì)算得到卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄當(dāng)前行程位置所對(duì)應(yīng)的速度數(shù)值，將速度數(shù)值及運(yùn)行方向信號(hào)發(fā)送到編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15;該模塊根據(jù)設(shè)定的采樣時(shí)間間隔采集由裝卸料機(jī)控制臺(tái)的大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度和運(yùn)行方向信號(hào)；編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15用于根據(jù)所述的速度數(shù)值和運(yùn)行方向信號(hào)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值；該模塊包括:增量計(jì)算單元:用于根據(jù)速度信號(hào)和預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器所對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量；增量符號(hào)計(jì)算單元:用于根據(jù)運(yùn)行方向信號(hào)確定編碼器數(shù)值增量的正負(fù)；當(dāng)前數(shù)值計(jì)算單元:用于根據(jù)所述的編碼器數(shù)值增量及其正負(fù)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值。編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15將速度采集模塊14所采集到的速度信號(hào)利用程序預(yù)先設(shè)定的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算得出與之對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量，再根據(jù)方向運(yùn)行信號(hào)用于將編碼器數(shù)值增量設(shè)置為正數(shù)值增量或者負(fù)數(shù)值增量；在計(jì)算編碼器的當(dāng)前數(shù)值時(shí)，編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15初始化時(shí)將編碼器數(shù)值變量(編碼器數(shù)值增量)賦值為0，然后每個(gè)循環(huán)周期中編碼器數(shù)值變量都以所述的正數(shù)值增量或者負(fù)數(shù)值增量進(jìn)行累加，得出此時(shí)裝卸料機(jī)大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值。格雷碼轉(zhuǎn)換模塊16用于將編碼器的當(dāng)前數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的格雷碼，并根據(jù)裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升實(shí)際使用的編碼器對(duì)應(yīng)的編碼器位數(shù)將格雷碼進(jìn)行邏輯位移轉(zhuǎn)換得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)，并將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到仿真信號(hào)輸出模塊13。該模塊將編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15得到的編碼器的當(dāng)前數(shù)值先邏輯左移一位，然后再與原始的編碼器數(shù)值進(jìn)行異或運(yùn)算，得出此時(shí)編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的格雷碼，再將得到的格雷碼根據(jù)裝卸料機(jī)實(shí)際使用的編碼器硬件對(duì)應(yīng)的編碼器位數(shù)(例如:25位)進(jìn)行邏輯移位轉(zhuǎn)換，最終得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)；時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊12用于檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到仿真信號(hào)輸出模塊13 ；仿真信號(hào)輸出模塊13用于根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。通常情況下，仿真信號(hào)輸出模塊13將編碼器SSI信號(hào)輸出置為高電平，在同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的上升沿將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。本發(fā)明的仿真系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)利用軟件方法仿真真實(shí)的裝卸料機(jī)編碼器信號(hào)，可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器仿真信號(hào)實(shí)現(xiàn)靈活控制，仿真模擬不同工況，不再依賴真實(shí)的編碼器硬件設(shè)備，從而提高核電站裝卸料機(jī)操作員的培訓(xùn)效率。編碼器SSI仿真信號(hào)接收設(shè)備和裝卸料機(jī)手柄屬于裝卸料機(jī)控制臺(tái)，其中編碼器SSI仿真信號(hào)接收設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)送同步SSI時(shí)鐘信號(hào)到裝卸料機(jī)模擬機(jī)，同時(shí)接收由裝卸料機(jī)模擬機(jī)發(fā)出的編碼器SSI仿真信號(hào)；裝卸料機(jī)操作員在進(jìn)行操作培訓(xùn)時(shí)，操作裝卸料機(jī)手柄，發(fā)出裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄的速度和運(yùn)行方向信號(hào)，送至裝卸料機(jī)模擬機(jī)，裝卸料機(jī)模擬機(jī)根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行邏輯和數(shù)值運(yùn)算得出裝卸料機(jī)編碼器的當(dāng)前數(shù)值，然后再利用此數(shù)值進(jìn)行編碼器SSI信號(hào)的仿真模擬。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，裝卸料機(jī)模擬機(jī)控制平臺(tái)可以采用基于FPGA技術(shù)的控制平臺(tái)和該平臺(tái)相應(yīng)的輸入模塊和輸出模塊，比如控制平臺(tái)采用NI CompactRIO平臺(tái)、編程軟件采用NI LabVIEW軟件、時(shí)鐘信號(hào)采集模塊采用NI9401數(shù)字量輸入模塊、速度采集模塊采用NI9222模擬量輸入模塊、仿真信號(hào)輸出模塊采用NI9401數(shù)字量輸出模塊。圖2示出了基于圖1中仿真系統(tǒng)的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法的流程圖，該方法包括以下步驟:步驟S21:采集編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)；根據(jù)編碼器的SSI (Synchronous Serial Interface)信號(hào)發(fā)送機(jī)制，時(shí)鐘信號(hào)米集模塊11根據(jù)軟件程序設(shè)定的采樣時(shí)間間隔采集并獲取由裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送到時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊12。步驟S22:采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào);步驟S23:計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值；速度采集模塊14按照軟件程序設(shè)定的采樣時(shí)間間隔采集由裝卸料機(jī)控制臺(tái)的大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度和運(yùn)行方向信號(hào)，裝卸料機(jī)模擬機(jī)軟件程序經(jīng)過(guò)邏輯處理和數(shù)值計(jì)算，得出此時(shí)裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄當(dāng)前行程位置所對(duì)應(yīng)的速度數(shù)值和方向，并將速度數(shù)值和方向發(fā)送給編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15，編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15根據(jù)所述的速度數(shù)值和運(yùn)行方向信號(hào)計(jì)算與卸料機(jī)大車、小車或者主提升分別對(duì)應(yīng)的大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值，計(jì)算具體方式如圖4所示:I)首先，根據(jù)速度數(shù)值和程序預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器所對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量；2)再根據(jù)運(yùn)行方向信號(hào)確定編碼器數(shù)值增量的正負(fù)；3)根據(jù)所述的編碼器數(shù)值增量及其正負(fù)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值。編碼器數(shù)值計(jì)算模塊15將步驟中S22的速度數(shù)值利用程序預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算得出與之相對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量，運(yùn)行方向信號(hào)用于將編碼器數(shù)值增量設(shè)置為正數(shù)值增量或者負(fù)數(shù)值增量，初始化時(shí)將編碼器數(shù)值變量賦值為0，然后每個(gè)循環(huán)周期中編碼器數(shù)值變量都以所述的正數(shù)值增量或者負(fù)數(shù)值增量進(jìn)行累加，得出此時(shí)裝卸料機(jī)大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值。其中，根據(jù)速度數(shù)值利用程序預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量為現(xiàn)有技術(shù)。步驟S24:對(duì)編碼器的當(dāng)前數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，并根據(jù)實(shí)際使用的編碼器位數(shù)得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)；格雷碼轉(zhuǎn)換模塊16將步驟S23得到的編碼器的當(dāng)前數(shù)值進(jìn)行格雷碼轉(zhuǎn)換，具體是將編碼器的當(dāng)前數(shù)值先邏輯左移一位，然后再與原始的編碼器數(shù)值進(jìn)行異或運(yùn)算，得出此時(shí)編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的格雷碼，再將得到的格雷碼根據(jù)裝卸料機(jī)實(shí)際使用的編碼器硬件對(duì)應(yīng)的編碼器位數(shù)(例如:25位)進(jìn)行邏輯移位轉(zhuǎn)換，最終得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)。其中，根據(jù)實(shí)際使用的編碼器位數(shù)對(duì)格雷碼邏輯移位轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)為現(xiàn)有技術(shù)。步驟S25:檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序；步驟S26:根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。由時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊12檢測(cè)步驟S21中的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到仿真信號(hào)輸出模塊13，仿真信號(hào)輸出模塊13根據(jù)步驟S25中計(jì)算的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒉襟ES24得到的編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序的具體方式為:檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的高電平，若高電平信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于設(shè)定值A(chǔ)，則表示發(fā)送數(shù)據(jù)的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)序列即將出現(xiàn)，否則繼續(xù)檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的高電平直至滿足要求的時(shí)鐘序列出現(xiàn)山的取值范圍為50-150ms。根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備的具體方式為:1.檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)高電平之后的下降沿，下降沿出現(xiàn)表示編碼器SSI仿真信號(hào)接收設(shè)備已準(zhǔn)備好接收編碼器SSI仿真信號(hào)；i1.檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)下降沿的半個(gè)時(shí)鐘周期后的上升沿，在經(jīng)過(guò)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間t2后，仿真信號(hào)輸出模塊開(kāi)始將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備；t2的取值范圍為O-1us ；ii1.步驟ii結(jié)束后，仿真信號(hào)輸出模塊開(kāi)始檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的下降沿，檢測(cè)到下降沿后將編碼器SSI仿真信號(hào)輸出端口置為低電平并持續(xù)一個(gè)時(shí)間間隔為t3的數(shù)據(jù)熄滅時(shí)間；t3的取值范圍為10-40US。本實(shí)施方式中，時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊檢測(cè)仿真信號(hào)輸出模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序的流程如圖3所示，時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊12根據(jù)步驟S21中獲取的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)，首先先檢測(cè)至IJ同步SSI時(shí)鐘信號(hào)高電平，然后判斷高電平持續(xù)時(shí)間，若持續(xù)時(shí)間超過(guò)一定時(shí)間間隔
則表示發(fā)送數(shù)據(jù)的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)序列即將出現(xiàn)，此后當(dāng)仿真信號(hào)輸出模塊13檢測(cè)到同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的下降沿，表明此時(shí)接收設(shè)備已準(zhǔn)備好可以接收編碼器SSI仿真信號(hào)。仿真信號(hào)輸出模塊檢測(cè)到同步SSI時(shí)鐘信號(hào)下降沿的半個(gè)時(shí)鐘周期后，同步SSI時(shí)鐘信號(hào)出現(xiàn)上升沿，再經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔為t2的延時(shí)后，仿真信號(hào)輸出模塊開(kāi)始發(fā)送編碼器SSI仿真信號(hào)，在發(fā)送時(shí)首先發(fā)送的是編碼器SSI仿真信號(hào)的最高位MSB，依次類推，仿真信號(hào)輸出模塊13每次檢測(cè)到同步SSI時(shí)鐘的上升沿就發(fā)送一位編碼器SSI仿真信號(hào)，直至編碼器SSI仿真信號(hào)的最低位LSB發(fā)送完畢。當(dāng)發(fā)送完結(jié)束后，仿真信號(hào)輸出模塊13開(kāi)始檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的下降沿，檢測(cè)到下降沿后仿真信號(hào)輸出模塊將編碼器SSI仿真信號(hào)輸出端口置為低電平并持續(xù)一個(gè)時(shí)間間隔為t3的數(shù)據(jù)熄滅時(shí)間，最后仿真信號(hào)輸出模塊將編碼器SSI信號(hào)輸出端口置為持續(xù)的高電平，直至下次需要重新發(fā)送編碼器SSI仿真信號(hào)。至此，整個(gè)的編碼器SSI信號(hào)仿真模擬過(guò)程結(jié)束，如圖5中所示。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，包括時(shí)鐘信號(hào)采集模塊(11)、與時(shí)鐘信號(hào)采集模塊(11)連接的時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊(12)以及與時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊(12)連接的仿真信號(hào)輸出模塊(13)，該系統(tǒng)還包括速度采集模塊(14)、與速度采集模塊(14)連接的編碼器數(shù)值計(jì)算模塊(15)以及與編碼器數(shù)值計(jì)算模塊(15)連接的格雷碼轉(zhuǎn)換模塊(16)，格雷碼轉(zhuǎn)換模塊(16)與仿真信號(hào)輸出模塊(13)連接，其特征在于: 時(shí)鐘信號(hào)采集模塊(11)用于采集裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送到時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊(12)； 速度采集模塊(14)用于采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào)，并根據(jù)采集到的速度信號(hào)計(jì)算得到卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄當(dāng)前行程位置所對(duì)應(yīng)的 速度數(shù)值； 編碼器數(shù)值計(jì)算模塊(15)用于根據(jù)所述的速度數(shù)值和運(yùn)行方向信號(hào)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值； 格雷碼轉(zhuǎn)換模塊(16)用于將編碼器的當(dāng)前數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的格雷碼，并根據(jù)裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升實(shí)際使用的編碼器對(duì)應(yīng)的編碼器位數(shù)將格雷碼進(jìn)行邏輯位移轉(zhuǎn)換得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)，并將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到仿真信號(hào)輸出模塊(13)； 時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)模塊(12)用于檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到仿真信號(hào)輸出模塊(13); 仿真信號(hào)輸出模塊(13)用于根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的時(shí)鐘信號(hào)采集模塊(11)根據(jù)設(shè)定的采樣時(shí)間間隔I采集并獲取編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的速度采集模塊(14)根據(jù)設(shè)定的采樣時(shí)間間隔II采集并獲取所述的速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，其特征在于，編碼器數(shù)值計(jì)算模塊(15)包括: 增量計(jì)算單元:用于根據(jù)速度數(shù)值和預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器所對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量； 增量符號(hào)計(jì)算單元:用于根據(jù)運(yùn)行方向信號(hào)確定編碼器數(shù)值增量的正負(fù)； 當(dāng)前數(shù)值計(jì)算單元:用于根據(jù)所述的編碼器數(shù)值增量及其正負(fù)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值。
5.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)，其特征在于:仿真信號(hào)輸出模塊(13)將編碼器SSI仿真信號(hào)輸出置為高電平,仿真信號(hào)輸出模塊在同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的上升沿將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。
6.一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，包括以下步驟: (一)采集裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào); (二)采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào)，并計(jì)算裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄當(dāng)前行程位置所對(duì)應(yīng)的速度數(shù)值； (三)根據(jù)所述的速度數(shù)值和運(yùn)行方向信號(hào)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值； (四)將編碼器的當(dāng)前數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的格雷碼，并根據(jù)裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升實(shí)際使用的編碼器對(duì)應(yīng)的編碼器位數(shù)將格雷碼進(jìn)行邏輯位移轉(zhuǎn)換得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)； (五)檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序； (六)根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到裝卸料機(jī)控制臺(tái)的編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備。
7.如權(quán)利要求6所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，其特征在于:步驟(三)中，根據(jù)速度數(shù)值和運(yùn)行方向信號(hào)計(jì)算編碼器的當(dāng)前數(shù)值的具體方式為: a.根據(jù)速度數(shù)值和預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器所對(duì)應(yīng)的編碼器數(shù)值增量； b.根據(jù)運(yùn)行方向信號(hào)確定編碼器數(shù)值增量的正負(fù)； c.根據(jù)所述的編碼器數(shù)值增量及其正負(fù)計(jì)算大車編碼器、小車編碼器或者主提升編碼器的當(dāng)前數(shù)值。
8.如權(quán)利要求6或7所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，其特征在于:步驟(五)中，檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序的具體方式為:檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的高電平，若高電平信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于設(shè)定值h，則表示發(fā)送數(shù)據(jù)的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)序列出現(xiàn)，否則繼續(xù)檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的高電平直至滿足要求的時(shí)鐘序列出現(xiàn)山的取值范圍為5O-15Oms0
9.如權(quán)利要求8所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，其特征在于:步驟(六)中，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序?qū)⒕幋a器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備的具體方式為: 1.檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)高電平之后的下降沿，下降沿出現(xiàn)表示編碼器SSI仿真信號(hào)接收設(shè)備已準(zhǔn)備好接收編碼器SSI仿真信號(hào)； i1.檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)下降沿的半個(gè)時(shí)鐘周期后的上升沿，在經(jīng)過(guò)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間t2后，仿真信號(hào)輸出模塊開(kāi)始將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)仿真信號(hào)接收設(shè)備；t2的取值范圍為O-1us ； ii1.步驟ii結(jié)束后，仿真信號(hào)輸出模塊開(kāi)始檢測(cè)同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的下降沿，檢測(cè)到下降沿后將編碼器SSI仿真信號(hào)輸出端口置為低電平并持續(xù)一個(gè)時(shí)間間隔為t3的數(shù)據(jù)熄滅時(shí)間；t3的取值范圍為10-40US。
10.如權(quán)利要求9所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真方法，其特征在于:步驟ii中，在同步SSI時(shí)鐘信號(hào)的上升沿由編碼器SSI仿真信號(hào)的最高位至最低位依次發(fā)送，每次發(fā)送編碼器SSI仿真信號(hào)的一位。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器信號(hào)仿真系統(tǒng)及方法，首先根據(jù)采集到的裝卸料機(jī)控制臺(tái)的大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度和運(yùn)行方向信號(hào)，計(jì)算編碼器的當(dāng)前數(shù)值，對(duì)當(dāng)前數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，根據(jù)實(shí)際的編碼器硬件得到與實(shí)際編碼器數(shù)值對(duì)應(yīng)的編碼器SSI仿真信號(hào)，最后根據(jù)編碼器SSI信號(hào)接收設(shè)備發(fā)出的同步SSI時(shí)鐘信號(hào)得到編碼器SSI仿真信號(hào)的發(fā)送時(shí)序，將編碼器SSI仿真信號(hào)發(fā)送到編碼器SSI信號(hào)接收設(shè)備，完成編碼器SSI信號(hào)的仿真模擬。該模擬機(jī)系統(tǒng)及方法可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)裝卸料機(jī)模擬機(jī)的編碼器仿真信號(hào)實(shí)現(xiàn)靈活控制，仿真模擬不同工況，不再依賴真實(shí)的編碼器硬件設(shè)備，提高了核電站裝卸料機(jī)操作員的培訓(xùn)效率。
文檔編號(hào)G05B17/02GK103207571SQ201310068799
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者張鵬, 何志軍, 張磊, 常宗虎, 徐思敏 申請(qǐng)人:中國(guó)核電工程有限公司