CN107450350A - 一种自动化轨道吊模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动化轨道吊模拟器，运用模拟港口轨道吊设备，港口码头系统测试过程中可以利用该模拟器测试，以减少对真实设备的依赖，解决在前期就能发现的缺陷，从而可以节约在测试真实设备所需要的时间和资源。本发明模拟了起重机设备的连接接口和动作行为，在虚拟环境里代替了真实起重机设备，使码头管理系统TOS和自动化设备控制系统ECS在虚拟环境下可以进行业务流程的调试和测试，提高了软件系统的调试和开发速度，发布版本后再进行现场实测，提高了现场调试效率，加快了项目交机进程。

Description

一种自动化轨道吊模拟器

技术领域

本发明涉及港口码头设备模拟技术领域，具体涉及一种自动化轨道吊模拟器。

背景技术

工业设备模拟是一个大系统，按照发展新型工业和企业信息化的要求，自动化应该是集管理和控制于一体的，它包含低层的控制与高层的管理监控的自动化。自动化码头传统开发过程是研发人员开发完自动化设备控制系统后通过简单的逻辑测试后即更新部署至码头现场，直接连接码头真实起重机设备进行联调测试。而自动化码头系统包括码头管理系统TOS、自动化设备控制系统ECS、起重机设备自动化系统以及各种辅助传感设备，各系统间交互频繁，在调试实施过程中，经常发生起重机设备故障、TOS逻辑错误、ECS控制错误甚至辅助传感设备故障等等问题，影响整个系统的调试，每个问题修复时间不定，严重影响了项目交机进程。传统开发过程与使用模拟器开发过程比较：传统开发过程中基建、硬件设备制造与软件系统的开发是无法同步进行的，必须要等到基建完成、硬件设备制造完运到项目现场才进行软件系统的研发。因此传统的开发系统有必要进行改进，以保证软件系统开发可以与基建、设备制造同时开工，软件系统可提前进行系统开发和调试，提高了现场联调效率，缩短现场联调时间，通节约大量项目实施时间，提高整个自动化码头系统的质量。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的主要目的是为了上述现有技术的缺陷问题，提出了一种自动化轨道吊模拟器，该模拟器模拟了起重机设备的连接接口和动作行为，在虚拟环境里代替了真实起重机设备，可以模拟振华的轨道吊设备，并可以随着流程的变更加载不同的流程插件，极大地减少了后继新流程的开发过程。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种自动化轨道吊模拟器，包括流程模拟模块和插件管理模块，所述流程模拟模块，用于模拟轨道吊的流程，所述插件管理模块，用于配置管理不同的流程模拟模块；所述流程模拟模块包括用户界面模块和业务逻辑模块，所述用户界面模块包括设置界面、输出界面、控制界面，所述设置界面用来配置每一个轨道吊设备的状态和设定，所述输出界面为用户对轨道吊模拟器进行操作之后反馈的信息，所述控制界面为实际工作和测试中用到的对轨道吊设备进行的控制操作。

进一步地，所述配置界面包括基础设定模块、初始位置模块、通讯地址模块、OPC标签模块，所述输出界面包括设定状态反馈模块、设备实时状态模块、错误信息反馈模块、其他信息反馈模块，所述控制界面包括改变当前位置模块、激活/停止设备模块、接受指令模块、故障模拟模块，所述基础设定模块、通讯地址模块、OPC标签模块分别与设定状态反馈模块相连，所述初始位置模块与设备实时状态模块相连，改变当前位置模块和接受指令模块分别与设备实时状态模块相连，接受指令模块还与错误信息反馈模块相连，激活/停止设备模块、故障模拟模块分别与其他信息反馈模块相连。

进一步地，所述业务逻辑模块包括一个主循环，用来控制读取轨道吊设备发来的指令和计算轨道吊设备的运动轨迹，然后在每个时钟周期内更新当前的运动状态并写入OPC。

进一步地，程序运行时，主循环不停地循环，读取命令队列，当命令队列中收到一条新的指令，不正确校验命令则返回主循环，等待下一条指令；正确校验命令则计算设备的运动轨迹并实时投递当前设备状态给OPC系统；运动完成时，返回主循环准备处理下一条指令。

进一步地，所述主循环每个时钟周期运行一次，每个时钟周期为0.2S。

(三)有益效果

本发明的有益效果：一种自动化轨道吊模拟器，运用模拟港口轨道吊设备，港口码头系统测试过程中可以利用该模拟器测试，以减少对真实设备的依赖，解决在前期就能发现的缺陷，从而可以节约在测试真实设备所需要的时间和资源；模拟了起重机设备的连接接口和动作行为，在虚拟环境里代替了真实起重机设备，使码头管理系统TOS和自动化设备控制系统ECS在虚拟环境下可以进行业务流程的调试和测试，提高了软件系统的调试和开发速度，发布版本后再进行现场实测，提高了现场调试效率，加快了项目交机进程。

此外，使用模拟器后，软件系统开发可以与基建、设备制造同时开工，软件系统可提前进行系统开发和调试，提高了现场联调效率，缩短了现场联调时间，节约了大量项目实施时间，并提高了整个自动化码头系统的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为用户界面模块原理框图；

图2为业务逻辑流程图；

图3为轨道吊模拟器类关系图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种自动化轨道吊模拟器，包括流程模拟模块和插件管理模块，流程模拟模块，用于模拟轨道吊的流程；插件管理模块，用于配置管理不同的流程模拟模块。流程模拟模块包括用户界面模块和业务逻辑模块，用户界面模块包括设置界面、输出界面、控制界面，设置界面用来配置每一个轨道吊设备的状态和设定，输出界面为用户对轨道吊模拟器进行操作之后反馈的信息，控制界面为实际工作和测试中用到的对轨道吊设备进行的控制操作。

结合图1，配置界面包括基础设定模块、初始位置模块、通讯地址模块、OPC标签模块，输出界面包括设定状态反馈模块、设备实时状态模块、错误信息反馈模块、其他信息反馈模块，控制界面包括改变当前位置模块、激活/停止设备模块、接受指令模块、故障模拟模块。基础设定模块、通讯地址模块、OPC标签模块分别与设定状态反馈模块相连，初始位置模块与设备实时状态模块相连，改变当前位置模块和接受指令模块分别与设备实时状态模块相连，接受指令模块还与错误信息反馈模块相连，激活/停止设备模块、故障模拟模块分别与其他信息反馈模块相连。配置界面中可以设定轨道吊设备当前状态，设备与OPC的通讯地址，以及对应的设备的OPC标签，结果会反馈到输出界面供测试人员查看；控制界面可以实时更改当前设备的状态，决定是否启用设备以及启用设备的数目，采用了与实际命令一致的接口，所以可以在控制界面给设备发送指令，此外可以模拟设备在运行过程中发生的故障，提高测试的可靠性，结果会反馈到输出界面供测试人员查看。

OPC全称是Object Linking and Embedding(OLE)for Process Control，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁，OPC(OLE for ProcessControl,用于过程控制的OLE)是一个工业标准。

结合流程图2，业务逻辑模块包括一个主循环，用来控制读取轨道吊设备发来的指令和计算轨道吊设备的运动轨迹，然后在每个时钟周期内更新当前的运动状态并写入OPC。主循环每个时钟周期运行一次，每个时钟周期为0.2S。程序运行时，主循环不停地循环，读取命令队列，当命令队列中收到一条新的指令，不正确校验命令则返回主循环，等待下一条指令；正确校验命令则计算设备的运动轨迹并实时投递当前设备状态给OPC系统；运动完成时，返回主循环准备处理下一条指令。

结合图3轨道吊模拟器类关系图，插件管理模块实现了轨道吊模拟器的插件管理，用于管理将来可能会变更的轨道吊流程或新增的轨道吊设备。在程序整体框架上，创新性的使用了.NetFrameWork提供的反射机制，实现了在调用时根据项目具体配置来动态调用各项目的的类库，从而使得一个程序能够适用于多个港口项目。避免了传统开发中对于一个新项目要重新开发一个不同的程序的弊病，缩短了开发时间，减少了工作量。

通用设备管理基类：在主循环中循环读取各个轨道吊设备，并读取各个设备的命令队列，如果有指令，则处理当前指令，没有的话就返回轨道吊系统当前状态。轨道吊设备管理基类:轨道吊设备管理类，控制设备初始化。利用反射机制具像化轨道吊设备。轨道吊设备基类:抽象化的轨道吊设备，定义了轨道设备的属性和操作。轨道吊设备类:实例化的轨道吊设备，根据各项目轨道吊设备的实际不同运动流程而有所不同。

本发明的轨道吊设备已在我国一些港口码头中的轨道吊设备中实验和试用，OPC通讯处理各个不同的轨道吊类和OPC系统之间的通讯，实现统一调度。

综上所述，本发明实施例自动化轨道吊模拟器，运用模拟港口轨道吊设备，港口码头系统测试过程中可以利用该模拟器测试，以减少对真实设备的依赖，解决在前期就能发现的缺陷，从而可以节约在测试真实设备所需要的时间和资源；模拟了起重机设备的连接接口和动作行为，在虚拟环境里代替了真实起重机设备，使码头管理系统TOS和自动化设备控制系统ECS在虚拟环境下可以进行业务流程的调试和测试，提高了软件系统的调试和开发速度，发布版本后再进行现场实测，提高了现场调试效率，加快了项目交机进程。此外，使用模拟器后，软件系统开发可以与基建、设备制造同时开工，软件系统可提前进行系统开发和调试，提高了现场联调效率，缩短了现场联调时间，节约了大量项目实施时间，并提高了整个自动化码头系统的质量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种自动化轨道吊模拟器，其特征在于：包括流程模拟模块和插件管理模块，所述流程模拟模块，用于模拟轨道吊的流程，所述插件管理模块，用于配置管理不同的流程模拟模块；所述流程模拟模块包括用户界面模块和业务逻辑模块，所述用户界面模块包括设置界面、输出界面、控制界面，所述设置界面用来配置每一个轨道吊设备的状态和设定，所述输出界面为用户对轨道吊模拟器进行操作之后反馈的信息，所述控制界面为实际工作和测试中用到的对轨道吊设备进行的控制操作。

2.如权利要求1所述的一种自动化轨道吊模拟器，其特征在于，所述配置界面包括基础设定模块、初始位置模块、通讯地址模块、OPC标签模块，所述输出界面包括设定状态反馈模块、设备实时状态模块、错误信息反馈模块、其他信息反馈模块，所述控制界面包括改变当前位置模块、激活/停止设备模块、接受指令模块、故障模拟模块，所述基础设定模块、通讯地址模块、OPC标签模块分别与设定状态反馈模块相连，所述初始位置模块与设备实时状态模块相连，改变当前位置模块和接受指令模块分别与设备实时状态模块相连，接受指令模块还与错误信息反馈模块相连，激活/停止设备模块、故障模拟模块分别与其他信息反馈模块相连。

3.如权利要求1所述的一种自动化轨道吊模拟器，其特征在于，所述业务逻辑模块包括一个主循环，用来控制读取轨道吊设备发来的指令和计算轨道吊设备的运动轨迹，然后在每个时钟周期内更新当前的运动状态并写入OPC。

4.如权利要求3所述的一种自动化轨道吊模拟器，其特征在于，程序运行时，主循环不停地循环，读取命令队列，当命令队列中收到一条新的指令，不正确校验命令则返回主循环，等待下一条指令；正确校验命令则计算设备的运动轨迹并实时投递当前设备状态给OPC系统；运动完成时，返回主循环准备处理下一条指令。

5.如权利要求3所述的一种自动化轨道吊模拟器，其特征在于，所述主循环每个时钟周期运行一次，每个时钟周期为0.2S。