一種旋挖鑽機電氣仿真測試系統的製作方法

2023-11-03 18:45:07 1

專利名稱：一種旋挖鑽機電氣仿真測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電氣系統的仿真和測試技術領域，尤其涉及一種旋挖鑽機電 氣仿真測試系統。
背景技術：
旋挖鑽機是一種適用於建築基礎工程成孔作業的施工機械，廣泛用於市 政建設、公路橋梁、高層建設等基礎施工工程，配合不同的鑽具，適用於幹 式、溼式及巖層的成孔作業。旋挖鑽機具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向 壓力大、機動靈活、施工效率高及多功能等優點。
電氣系統是旋挖鑽機的核心之一，電氣系統所使用的電子元器件和電氣 系統本身的性能優劣直接影響到旋挖鑽機的可靠性、使用性和維護性。為了 提高旋挖鑽機的整體性能，有必要對電氣系統的電子元器件進行性能測試和 篩選，同時有必要對電氣系統進行整體的性能測試和優化。
有關的機械設計工程師、液壓設計工程師、電氣設計工程師、裝配工人、 質檢人員和操作機手對旋挖鑽機電氣系統的操作通過上機操作訓練得以實 現。這種訓練方法存在許多問題，例如新手操作容易出現安全事故，同時還 受到時間、經濟條件的限制。所以有必要對旋挖鑽^L的電氣系統進行仿真， 從而使得有關人員能在實際操作之前，通過在這套仿真系統的培訓，可以安 全、方便且迅速的掌握旋挖鑽機電氣系統的操作。
發明內容
本發明針對現有技術中的不足，提供了 一種旋挖鑽機電氣仿真測試系統。 一種旋挖鑽機電氣仿真測試系統，包括模仿裝置、操作信號採集單元、
操作信號處理單元、仿真單元、顯示單元；
所述模仿裝置用於模仿旋挖鑽機操作手對旋挖鑽機電氣系統的各種操作
動作並向所述操作信號採集單元發送各個操作動作的操作信號；
所述操作信號採集單元用於採集所述模仿裝置的操作信號並將該4乘作信號發送到所述操作信號處理單元；
所述操作信號處理單元用於接收所述操作信號採集單元採集的操作信
號，對該信號進行相應處理並輸出處理結果；
所述仿真單元包括主巻揚升降仿真子單元、輔巻揚升降仿真子單元、上 車左右迴轉仿真子單元、動力頭正反轉仿真子單元、加壓油缸伸縮仿真子單 元、變幅油缸伸縮仿真子單元、立倒桅仿真子單元、桅杆左右糾偏仿真子單 元、左履帶前後行走仿真子單元、右履帶前後行走仿真子單元，其用於接收 所述糹喿作信號處理單元的處理結果並對該結果進行仿真；
所述顯示單元用於顯示所述仿真單元的仿真結果；
所述模仿裝置的操作信號輸出端與所述操作信號採集單元的操作信號輸 入端連接，所述操作信號採集單元的操作信號輸出端與操作信號處理單元的 操作信號輸入端連接，所述操作信號處理單元的處理結果輸出端與仿真單元 的處理結果輸入端連接，所述仿真單元的仿真結果輸出端與顯示單元的輸入 端連接。
優選地，所述模仿裝置包括左糹喿作手柄、右4乘作手柄、調桅手柄、左腳 踏板和右腳踏板。
優選地，所述操作信號採集單元為PLC及擴展模塊。
優選地，所述操作信號處理單元為工控機信號處理單元。
優選地，所述仿真單元為工控積4莫擬平臺。
優選地，所述顯示單元包括顯示器。
優選地，還包括測試信號採集單元、測試信號處理單元；
所述測試信號採集單元用於採集元器件或系統整體的測試信號並將該測 試信號發送到所述測試信號處理單元；
所述測試信號處理單元用於接受所述測試信號採集單元所採集的測試信 號，並對該測試信號進行處理；
所述顯示單元還顯示所述測試信號處理單元的處理結果；
所述測試信號採集單元的測試信號輸出端與所述測試信號處理單元的測 試信號輸入端連接，所述測試信號處理單元的測試結果輸出端與所述顯示單
元的ilr入端連4妄。優選地，所述測試信號處理單元為工控機測試平臺。
優選地，所述測試信號採集單元包括PLC及擴展^f莫塊和PCI通訊卡。 優選地，所述顯示單元還包括印表機。
優選地，還包括存儲單元，所述存儲單元用於存儲測試信號的處理結果， 該存儲單元的輸入端與所述測試信號處理單元的處理結果輸出端連接。
本發明提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，可以仿真旋挖鑽機電氣系統 的各種操作、實際工作中的環境及任務等，避免了新手使用旋挖鑽機時存在 的安全隱患，同時大幅度增加了學員的訓練時間，使學員能真正熟悉旋挖鑽 機的各種操作技巧和技能。
在優選方案中，該^:挖鑽^L電氣仿真系統還包括測試信號採集單元、測 試信號處理單元；所述測試信號採集單元用於採集元器件或系統整體的測試
信號並將該測試信號發送到所述測試信號處理單元；所述測試信號處理單元
用於接受所述測試信號採集單元所採集的測試信號，並對該測試信號進行處
理；所述顯示單元還顯示所述測試信號處理單元的處理結果；所述測試信號 採集單元的測試信號輸出端與所述測試信號處理單元的測試信號輸入端連 接，所述測試信號處理單元的測試結果輸出端與所述顯示單元的輸入端連接。 所述測試信號採集單元可以採集旋挖鑽機電氣系統中的元器件的信息和旋挖 鑽機電氣系統的整體信息，測試信號處理單元對這些信息進行處理，然後顯 示單元顯示處理結果，從而實現對旋挖鑽機中的元器件的性能和旋挖鑽機電 氣系統的整體性能的測試。
這樣，通過對旋挖鑽機電氣系統中的元器件的性能測試和篩選，可以剔 除存在質量問題的元器件，使電子元器件的質量得到保證，即提高了電氣系 統的可靠性，同時也提高了產品的安全性；通過對發生故障的電氣系統元器 件的測試，判斷其損傷程度，對可修復的元器件進行修復和再利用，從而減 少損失；通過對旋挖鑽機電氣系統的整體性能的測試，可以對系統的硬體體 系和連接方式進行優化、組合，從而提高旋挖鑽機電氣系統的整體性能。


圖1為第一實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統的硬體結構示意圖2為第一實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統的仿真流程圖； 圖3為第二實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統測試部分的硬體結 構示意圖4為第二實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統測試部分的測試流 程圖5為第三實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統測試部分硬體的結 構示意圖6為第三實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統測試部分的測試流 程具體實施方式
以下結合附圖對本發明的內容進行描述，以下的描述僅是示範性和解釋 性的，不應對本發明的保護範圍有任何的限制作用。
請參看圖1,圖l為第一實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統的硬 件結構示意圖。
如圖l所示，該系統包括工控機、PLC及擴展模塊、顯示器、鍵盤、鼠 標、左操作手柄、右操作手柄、調桅手柄、左腳踏板、右腳踏板，工控機內 裝有工控機信號處理單元、工控機仿真平臺，工控機仿真平臺內包括主巻揚 升降仿真子單元、輔巻揚升降仿真子單元、上車左右迴轉仿真子單元、動力 頭正反轉仿真子單元、加壓油缸伸縮仿真子單元、變幅油缸伸縮仿真子單元、 立倒桅仿真子單元、桅杆左右糾偏仿真子單元、左履帶前後行走仿真子單元、 右履帶前後行走仿真子單元；左操作手柄、右操作手柄、調桅手柄、左腳踏 板、右腳踏板與PLC及擴展模塊的操作信號採集端連接，PLC及擴展模塊的 操作信號輸出端與工控機的操作信號輸入端連接，工控機的輸出端連接有顯 示器。
左操作手柄、右操作手柄、調桅手柄、左腳踏板、右腳踏板可以模仿旋 挖鑽機操作手對旋挖鑽機電氣系統的各種操作動作，PLC及擴展模塊採集左 操作手柄、右操作手柄、調桅手柄、左腳踏板、右腳踏板的操作信號，並將該操作信號發送給工控機，工控機中操作信號處理單元對該操作信號進行處 理並將處理結果發送給工控機仿真平臺，工控機仿真平臺接收工控機中操作 信號處理單元的處理結果並對該結果進行仿真，在顯示器上動態的^f莫擬旋挖 鑽機電控系統的運行狀態及旋挖鑽機車體的相關運行情況和運動參數。
以下介紹該旋挖鑽才幾電氣仿真測試系統的仿真流程。
如圖2所示，仿真流程包括以下幾個步驟。
步驟IOI,判斷仿真類型。工控機仿真平臺根據PLC及擴展模塊所發送 的操作信號，判斷仿真類型。工控才幾仿真平臺中的仿真類型包括主巻揚升降 的仿真、輔巻揚升降的仿真、上車左右迴轉的仿真、動力頭正反轉的仿真、 加壓油缸伸縮的仿真、變幅油缸伸縮的仿真、立倒桅的仿真、桅杆左右糾偏 的仿真、左履帶前後行走的仿真、右履帶前後行走的仿真等.
步驟102,三維動態顯示旋挖鑽機動作。
步驟103,顯示旋挖鑽機的運動信息。
步驟104，判斷仿真是否結束，若不結束進入步驟101,若結束進入步驟
105
步驟105,仿真結束。
下面以主巻揚升降的仿真為例，簡單介紹該旋挖鑽機電氣仿真測試系統 的操作過程。
按住右操作手柄正面左下方的按鈕，同時後拉左操作手柄，則顯示器三 維顯示旋挖鑽機主巻揚上升工況；按住右操作手柄左下方按鈕，同時前推左 操作手柄，則顯示器三維顯示旋挖鑽機主巻揚下降工況。在主巻揚升降的仿 真過程中，顯示器同時顯示主巻揚的位置和主巻揚速度。
上述實施例介紹了旋挖鑽機電氣仿真測試系統的仿真部分，優選地，該 旋挖鑽機電氣仿真測試系統還包括測試部分。仿真部分在第一實施例中已經 做了詳細介紹，以下兩個實施例僅對該旋挖鑽機電氣仿真測試系統的測試部 分進4於介紹。
請參看圖3,圖3為第二實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統硬體 結構示意圖。
如圖3所示，該系統包括工控機、PCI通訊卡、PLC及擴展模塊、顯示器、印表機、4定盤、滑鼠，其中PCI通訊卡、PLC及擴展模塊可以採集旋挖
鑽機電氣系統的元器件的信息，PCI通訊卡、PLC及擴展模塊的測試信號輸
出端與工控機的測試信號輸入端連接，工控機連接有顯示器、鍵盤、滑鼠， 工控才幾內裝有測試平臺。
PCI通訊卡、PLC及擴展模塊分別採集旋挖鑽機電氣系統的元器件的信 息，發送到工控機，工控機內的測試平臺對所述信息進行處理，實現對元器 件的測試，測試結果通過顯示器、印表機輸出，也可通過U盤等介質存儲。
以下介紹該旋挖鑽機電氣仿真測試系統的測試流程。
如圖4所示，測試流程包括以下步驟。
步驟201，選擇測試元器件的類型。不同的元器件所要測試的性能是不 同的，對控制器、顯示器和傾角傳感器，主要測試其CANOPEN的通訊性能， 對調桅手柄主要測試其中的X、 Y軸電位器的特性，對編碼器主要測試其轉 動特性。
步驟202,進行元器件的性能測試。對控制器、顯示器和傾角傳感器測 試時，測試平臺通過工控才幾和PCI通訊卡與其進^f於通訊；對編碼器測試時， 通過鍵盤和滑鼠輸入測試的轉數，轉動編碼器的輸出軸到相應的轉數，PLC 及擴展模塊採集編碼器的輸出脈沖到工控機，測試平臺進行分析計算；對調 桅手柄測試時，分別推動手柄向前、後、左、右四個方向運動，PLC及擴展 模塊採集並處理相應電位器的電壓輸出信號，工控機測試平臺接收並分析該 信號。
步驟203,判斷元器件是否合格。根據步驟202的測試結果判斷所測試 的元器件是否合格。
步驟204,輸出測試結果。測試結果通過顯示器或印表機輸出，也可以 通過U盤等介質存儲。
步驟205,測試結束。
上述實施例是旋挖鑽機電氣仿真測試系統對元器件性能的測試，本發明 提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統還可以對旋挖鑽才幾電氣系統的整體性能進 行測試，第三實施例將對此進行簡單介紹。
請參看圖5，圖5為第三實施例提供的旋挖鑽機電氣仿真測試系統測試硬體的結構示意如圖5所示，該系統包括工控機、PLC及擴展才莫塊、控制器、電氣系統、 顯示器、印表機，控制器的測試信號輸入端連接電氣系統，控制器的信號輸 出端連接PLC及擴展模塊的信號採集端，PLC及擴展模塊的信號輸出端連接 工控機的信號輸入端，工控機的輸出端連接有顯示器、印表機，工控機內裝 有測試平臺。
以下介紹該旋挖鑽機電氣仿真測試系統的測試流程。
步驟301，進行電氣系統整體性能測試。PLC及擴展模塊通過控制器採 集電氣系統的整體信息，並將該信號發送到工控機，工控機的測試平臺對該 信息進行處理，根據控制器的輸出信號，調整輸出畫面，根據控制器的輸入 信號，得到控制器的期望輸出信號。
步驟302,判斷電氣系統是否合格。4巴控制器的期望輸出信號與實際輸 出信號進行對比，從而判斷旋挖鑽機電氣系統的整體性能。
步驟303,輸出測試結果。測試結果通過顯示器、印表機輸出，也可通 過U盤等介質存儲。
步驟304,測試結束。
上所述僅是本發明的優選實施方式的描述，應當指出，由於文字表達的 有限性，而在客觀上存在無限的具體結構，對於本技術領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求1. 一種旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，包括模仿裝置、操作信號採集單元、操作信號處理單元、仿真單元、顯示單元；所述模仿裝置用於模仿旋挖鑽機操作手對旋挖鑽機電氣系統的各種操作動作並向所述操作信號採集單元發送各個操作動作的操作信號；所述操作信號採集單元用於採集所述模仿裝置的操作信號並將該操作信號發送到所述操作信號處理單元；所述操作信號處理單元用於接收所述操作信號採集單元採集的操作信號，對該信號進行相應處理並輸出處理結果；所述仿真單元包括主卷揚升降仿真子單元、輔卷揚升降仿真子單元、上車左右迴轉仿真子單元、動力頭正反轉仿真子單元、加壓油缸伸縮仿真子單元、變幅油缸伸縮仿真子單元、立倒桅仿真子單元、桅杆左右糾偏仿真子單元、左履帶前後行走仿真子單元、右履帶前後行走仿真子單元，其用於接收所述操作信號處理單元的處理結果並對該結果進行仿真；所述顯示單元用於顯示所述仿真單元的仿真結果；所述模仿裝置的操作信號輸出端與所述操作信號採集單元的操作信號輸入端連接，所述操作信號採集單元的操作信號輸出端與操作信號處理單元的操作信號輸入端連接，所述操作信號處理單元的處理結果輸出端與仿真單元的處理結果輸入端連接，所述仿真單元的仿真結果輸出端與顯示單元的輸入端連接。
2. 根據權利要求1所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，所述 模仿裝置包括左操作手柄、右操作手柄、調桅手柄、左腳踏板和右腳踏板。
3. 根據權利要求1所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，所述 操作信號採集單元為plc及擴展模塊。
4. 根據權利要求1所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，所述 操作信號處理單元為工控機信號處理單元。
5. 根據權利要求1所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，所述 仿真單元為工控機模擬平臺。
6. 根據權利要求1所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，所述顯示單元包括顯示器。
7. 根據權利要求l-6任一項所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在 於，還包括測試信號採集單元、測試信號處理單元；所述測試信號採集單元用於採集元器件或系統整體的測試信號並將該測 試信號發送到所述測試信號處理單元；所述測試信號處理單元用於接受所述測試信號釆集單元所採集的測試信 號，並對該測試信號進^f於處理；所述顯示單元還顯示所述測試信號處理單元的處理結果；所述測試信號採集單元的測試信號輸出端與所述測試信號處理單元的測 試信號輸入端連接，所述測試信號處理單元的測試結果輸出端與所述顯示單元 的輸入端連接。
8. 根據權利要求7所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，所述 測試信號處理單元為工控機測試平臺。
9. 根據權利要求7所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，所述 測試信號採集單元包括PLC及擴展模塊和PCI通訊卡。
10. 根據權利要求7所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，所 述顯示單元還包括印表機。
11. 根據權利要求7所述的旋挖鑽機電氣仿真測試系統，其特徵在於，還 包括存儲單元，所述存儲單元用於存儲測試信號的處理結果，該存儲單元的輸 入端與所述測試信號處理單元的處理結果輸出端連接。
專利摘要本實用新型提供了一種旋挖鑽機電氣仿真測試系統，該系統包括模仿裝置、操作信號採集單元、操作信號處理單元、仿真單元、顯示單元；所述模仿裝置的操作信號輸出端與所述操作信號採集單元的操作信號輸入端連接，所述操作信號採集單元的操作信號輸出端與操作信號處理單元的操作信號輸入端連接，所述操作信號處理單元的處理結果輸出端與仿真單元的處理結果輸入端連接，所述仿真單元的仿真結果輸出端與顯示單元的輸入端連接。該旋挖鑽機電氣仿真測試系統可以仿真旋挖鑽機電氣系統的各種操作、實際工作中的環境及任務等，避免了新手使用旋挖鑽機時存在的安全隱患，同時大幅度增加了學員的訓練時間，使學員能真正熟悉旋挖鑽機的各種操作技巧和技能。
文檔編號G01R31/00GK201307142SQ20082012374
公開日2009年9月9日 申請日期2008年11月18日 優先權日2008年11月18日
發明者馮志雄, 王亮清, 黃志明, 黎中銀 申請人:北京市三一重機有限公司