專利名稱：起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于起重機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于大型、重型機(jī)電設(shè)備具有體積龐大、價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、生產(chǎn)環(huán)境惡劣等特 點(diǎn)，隨意搬運(yùn)這樣的設(shè)備非常困難，而且也不允許隨便運(yùn)行和操作這些設(shè)備。這就阻止了工 廠、院校針對(duì)大型、重型設(shè)備的職業(yè)化培訓(xùn)和教育的發(fā)展。相應(yīng)的模擬仿真設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生， 但是現(xiàn)有的模擬仿真技術(shù)多數(shù)只停留在教學(xué)，能夠滿足客觀條件的不足，可以作為實(shí)習(xí)實(shí) 訓(xùn)的基礎(chǔ)，易懂容易操作，可變因素少，但是在具體的實(shí)際中可變要素多而不容易掌握，存 在模擬教學(xué)經(jīng)驗(yàn)沒有辦法將許多現(xiàn)實(shí)問題解決的局限性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有模擬仿 真系統(tǒng)模擬可變因素少，無法再現(xiàn)現(xiàn)場工況的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)技術(shù)方案如下該 系統(tǒng)由現(xiàn)場PLC、遠(yuǎn)程控制室PLC、遠(yuǎn)程控制室內(nèi)仿真顯示器構(gòu)成，現(xiàn)場PLC用于與起重機(jī)上 的PLC通訊控制連接，遠(yuǎn)程控制室PLC與現(xiàn)場PLC之間雙向通訊連接，遠(yuǎn)程控制室PLC的組 態(tài)顯示信號(hào)輸出與仿真顯示器的信號(hào)輸入端連接。進(jìn)一步的，所述現(xiàn)場控制室PLC與遠(yuǎn)程控制室PLC通過雙通道光纖雙向通訊連接， 所述現(xiàn)場PLC與起重機(jī)上的PLC DLINKE通訊連接。進(jìn)一步的，控制系統(tǒng)還包括控制室內(nèi)控制器，該控制室內(nèi)控制器與遠(yuǎn)程控制室PLC 無線通訊連接。進(jìn)一步的，控制系統(tǒng)還包括現(xiàn)場攝像頭和控制室內(nèi)監(jiān)控器，并且通過光纖通訊連接。本實(shí)用新型的起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程控制室PLC發(fā)出控制信號(hào)， 經(jīng)過現(xiàn)場PLC及起重機(jī)上的PLC的傳輸、處理使起重機(jī)動(dòng)作，并利用起重機(jī)的編碼器檢測起 重機(jī)各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)，再將數(shù)據(jù)參數(shù)反饋至遠(yuǎn)程控制室PLC，經(jīng)過組態(tài)，通過仿真顯示器顯示 三維仿真畫面。本系統(tǒng)利用遠(yuǎn)程控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)、組態(tài)技術(shù)和多線程技術(shù)把虛擬現(xiàn) 實(shí)場景和實(shí)時(shí)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接在一起，實(shí)現(xiàn)了基于hternet的機(jī)電設(shè)備的三維實(shí)時(shí)仿 真與控制系統(tǒng)；借助本系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)和提供的有較高互動(dòng)性、真實(shí)感的三維虛擬空間環(huán) 境實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)學(xué)習(xí)與工廠現(xiàn)場的無縫連接，能夠使操作者熟悉設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)， 提高操作技能，培訓(xùn)出專業(yè)的操作人員；把該系統(tǒng)應(yīng)用到設(shè)備遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了工廠設(shè) 備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)如圖1所示，本系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控和 動(dòng)態(tài)仿真以及遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)在控制室操作遠(yuǎn)程控制終端的運(yùn)動(dòng)過程，并實(shí)施監(jiān)控和仿 真，實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息的交換，給工作人員提供了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)包括兩部分，一部分設(shè)于遠(yuǎn)程控制室，一部分設(shè)于 工作現(xiàn)場，遠(yuǎn)程控制室內(nèi)設(shè)有控制器即特制的遙控器、控制室PLC和仿真顯示器，遙控器與 控制室PLC無線通訊連接，控制室PLC中設(shè)有遙控器信號(hào)接收模塊，可接收遙控器通過無線 傳輸?shù)目刂菩盘?hào)，控制室設(shè)有wincc組態(tài)軟件，遠(yuǎn)程控制室PLC的組態(tài)顯示信號(hào)輸出與仿真 顯示器的信號(hào)輸入端連接；工作現(xiàn)場設(shè)有起重機(jī)和現(xiàn)場控制箱內(nèi)的現(xiàn)場PLC，控制室PLC與 現(xiàn)場控制箱中均設(shè)有以太網(wǎng)交換機(jī)、TP-LINK路由器和光電交換器，兩者通過光纖雙向通訊 連接，起重機(jī)的電機(jī)上設(shè)有編碼器，編碼器與起重機(jī)上PLC有線連接，起重機(jī)上PLC與現(xiàn)場 控制箱DLINKE通訊連接；工作現(xiàn)場還設(shè)有用于拍攝起重機(jī)狀態(tài)的攝像頭，控制室中還設(shè)有 監(jiān)控器，該監(jiān)控器與攝像頭通過光纖連接。在控制室內(nèi)遙控器發(fā)出無線信號(hào)，遙控器接收器將信號(hào)輸入控制室PLC，輸出信 號(hào)通過以太網(wǎng)交換機(jī)、TP-LINKE、光電交換器，通過光纖將信號(hào)傳輸?shù)焦ぷ鳜F(xiàn)場，現(xiàn)場控制 箱再將光纖信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸入到現(xiàn)場控制箱內(nèi)PLC中，與起重機(jī)上的PLC通過無線 DLINK通訊，PLC控制各機(jī)構(gòu)實(shí)施電氣控制，利用電機(jī)上的編碼器檢測起重機(jī)運(yùn)行電壓、電 流、轉(zhuǎn)速、運(yùn)行位置等各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)，再通過起重機(jī)上的PLC和現(xiàn)場PLC反方向?qū)?shù)據(jù)傳送 到控制室PLC，與Wincc軟件組態(tài)，通過仿真顯示器將組態(tài)圖像和數(shù)據(jù)參數(shù)通過三維畫面展 示，現(xiàn)場攝像頭將現(xiàn)場的視頻信號(hào)通過光纖傳輸?shù)娇刂剖?，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后在監(jiān)控器上通 過視頻分配器多角度展示現(xiàn)場工作狀態(tài)。采用工控機(jī)配合Wincc組態(tài)軟件，通過光纖傳輸，由現(xiàn)場PLC和控制室PLC組成工 業(yè)以太網(wǎng)，通過有線傳輸、無線橋接等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)的遠(yuǎn)程控制，配有遠(yuǎn)程監(jiān)控視頻， 在控制室通過操作遙控器即可清楚的看到行車的運(yùn)行情況，行車各機(jī)構(gòu)齒輪變速器上分別 連接一個(gè)光電編碼器進(jìn)行位置的檢測和反饋，給系統(tǒng)提供位置反饋，并可通過動(dòng)態(tài)模擬仿 真展示畫面看到起重機(jī)運(yùn)行時(shí)的同步數(shù)據(jù)參數(shù)。利用Wincc組態(tài)技術(shù)設(shè)計(jì)出遠(yuǎn)程現(xiàn)場實(shí)物模型，利用通信技術(shù)在控制室發(fā)送控制 信號(hào)控制遠(yuǎn)程終端實(shí)物設(shè)備，并從終端設(shè)備返回現(xiàn)場數(shù)據(jù)控制仿真模型；控制系統(tǒng)利用控 制室PLC接收現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算處理，再通過和Wincc的通訊控制實(shí)物模型的運(yùn)動(dòng)，真實(shí)的 反應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)動(dòng)過程。在控制室通過監(jiān)控畫面可以清楚看到現(xiàn)場的工作狀況，利用遙控器能夠方便安全 的實(shí)施操作，仿真畫面不僅能夠?qū)崿F(xiàn)與真實(shí)起重機(jī)同步運(yùn)行，而且具體的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)參 數(shù)也是通過仿真畫面展示，能夠更加準(zhǔn)確反映細(xì)微數(shù)據(jù)變化，指導(dǎo)操作者及時(shí)準(zhǔn)確作出操 作命令。該系統(tǒng)下現(xiàn)場起重機(jī)的操作方式只能在遠(yuǎn)距離利用無線或有線兩種模式，來改變 起重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，因此不會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)突然的改變。本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)(1)真實(shí)性[0019]在視覺效果上，提供了一個(gè)具有真實(shí)感的三維虛擬仿真環(huán)境，虛擬仿真再現(xiàn)了現(xiàn) 場設(shè)備各個(gè)零部件的物理結(jié)構(gòu)、空間位置、幾何尺寸和運(yùn)動(dòng)狀況。(2)交互性人機(jī)界面具有較強(qiáng)的交互性，可以通過鼠標(biāo)、鍵盤和遙控器把控制信息傳遞給現(xiàn) 場設(shè)備，同樣現(xiàn)場設(shè)備的真實(shí)狀況也可以通過圖形圖像呈現(xiàn)給操作者，并把現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送 給控制系統(tǒng)來控制仿真系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程。(3)先進(jìn)性將PLC編程技術(shù)、多種高級(jí)語言編程技術(shù)、組態(tài)軟件技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn) 了三維仿真和監(jiān)控技術(shù)的突破。(4)安全性無需親臨現(xiàn)場就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)際設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、無安全隱患。
權(quán)利要求1.一種起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由現(xiàn)場PLC、遠(yuǎn)程控制室 PLC、遠(yuǎn)程控制室內(nèi)仿真顯示器構(gòu)成，現(xiàn)場PLC用于與起重機(jī)上的PLC通訊控制連接，遠(yuǎn)程控 制室PLC與現(xiàn)場PLC之間雙向通訊連接，遠(yuǎn)程控制室PLC的組態(tài)顯示信號(hào)輸出與仿真顯示 器的信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn)場控制 室PLC與遠(yuǎn)程控制室PLC通過雙通道光纖雙向通訊連接，所述現(xiàn)場PLC與起重機(jī)上的PLC DLINKE通訊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)還包 括控制室內(nèi)控制器，該控制室內(nèi)控制器與遠(yuǎn)程控制室PLC無線通訊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)，其特征在于 控制系統(tǒng)還包括現(xiàn)場攝像頭和控制室內(nèi)監(jiān)控器，并且通過光纖通訊連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及起重機(jī)三維組態(tài)仿真控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由現(xiàn)場PLC、遠(yuǎn)程控制室PLC、遠(yuǎn)程控制室內(nèi)仿真顯示器構(gòu)成，現(xiàn)場PLC用于與起重機(jī)上的PLC通訊控制連接，遠(yuǎn)程控制室PLC與現(xiàn)場PLC之間雙向通訊連接，遠(yuǎn)程控制室PLC的組態(tài)顯示信號(hào)輸出與仿真顯示器的信號(hào)輸入端連接；借助本系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)和提供的有較高互動(dòng)性、真實(shí)感的三維虛擬空間環(huán)境，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)學(xué)習(xí)與工廠現(xiàn)場的無縫連接，能夠使操作者熟悉設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)，提高操作技能，培訓(xùn)出專業(yè)的操作人員；把該系統(tǒng)應(yīng)用到設(shè)備遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了工廠設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷。
文檔編號(hào)B66C13/48GK201864485SQ201020604339
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者孫明堯, 徐之福, 秦英奕, 聶福全, 韓俊峰 申請(qǐng)人:衛(wèi)華集團(tuán)有限公司