CN113539048A - 一种单轨吊车模拟仿真平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单轨吊车模拟仿真平台，包括主控制器、主控制器显示屏、油泵电机控制单元、牵引电机控制单元、主控制器的CANOPEN1接口、遥控收发单元、主控制器的CANOPEN2接口、电磁阀控制单元、主控制器的X2X通讯口、X2X通讯模块、第一CAN通讯模块、前驾驶室显示屏、后驾驶室显示屏、第二CAN通讯模块、前驾驶室IO模块、后驾驶室IO模块、第三CAN通讯模块、编码器、模拟量模块和电位器组。本发明使井下单轨吊车工作人员不用下井便可以进行单轨吊车的学习和使用，模拟各种单轨吊车可能出现的故障情况，解决单轨吊车在井下出现故障时处理难、处理缓慢的状况。

Description

一种单轨吊车模拟仿真平台

技术领域

本发明涉及煤矿辅助运输单轨吊车技术领域，具体而言涉及一种单轨吊车模拟仿真平台。

背景技术

随着煤矿开采技术的进步，煤矿井下辅助运输设备也在与时俱进，目前单轨吊车已经成为煤矿辅助运输发展的必然趋势，将成为井下辅助运输的主力。

但是单轨吊车机身长，重量大，工作地点又位于井下，单轨吊车工作人员想要更好的熟悉和使用单轨吊车需要长期的现场经验积累。一旦单轨吊车在井下出现了故障，如果没有经验丰富的老师傅在场，故障基本上得不到及时处理，这将影响井下工作的正常进行，严重时造成重大经济损失。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种单轨吊车模拟仿真平台，使井下单轨吊车工作人员不用下井便可以进行单轨吊车的学习和使用，模拟各种单轨吊车可能出现的故障情况，解决单轨吊车在井下出现故障时处理难、处理缓慢的状况。本发明同时也为高校内开设的相关课程提供了一个实操平台，丰富了教学内容。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提出了一种单轨吊车模拟仿真平台，所述模拟仿真平台包括主控制器(1)、主控制器显示屏(2)、油泵电机控制单元(3)、牵引电机控制单元(4)、主控制器的CANOPEN1接口(5)、遥控收发单元(8)、主控制器的CANOPEN2接口(9)、电磁阀控制单元(10)、主控制器的X2X通讯口(11)、X2X通讯模块(12)、第一CAN通讯模块(13)、前驾驶室显示屏(14)、后驾驶室显示屏(15)、第二CAN通讯模块(16)、前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)、第三CAN通讯模块(19)、编码器(20)、模拟量模块(21)和电位器组(22)；

所述主控制器的X2X通讯口(11)、X2X通讯模块(12)、第一CAN通讯模块(13)、第二CAN通讯模块(16)、第三CAN通讯模块(19)依次连接，使与第一CAN通讯模块(13)、第二CAN通讯模块(16)、第三CAN通讯模块(19)连接的各个模块与主控器之间采用X2X总线进行数据传输；

所述主控制器(1)通过CANOPEN1接口(5)与遥控收发单元(8)连接；所述主控制器(1)通过CANOPEN2接口(9)与电磁阀控制单元(10)连接，根据外部控制指令以控制电磁阀的动作，继而控制液压回路；所述主控制器(1)通过第一CAN通讯模块(13)与前驾驶室显示屏(14)、后驾驶室显示屏(15)连接；所述主控制器(1)通过第二CAN通讯模块(16)与前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)连接；所述主控制器(1)通过第三CAN通讯模块(19)与编码器(20)连接，编码器(20)用于检测油泵电机和牵引电机的转速；所述模拟量模块(21)的通讯端与第三CAN通讯模块(19)连接，采集端与电位器组(22)连接，电位器组(22)根据外部调节指令以调整各个电流信号的大小，以模拟单轨吊车各传感器的采集数据；

所述前驾驶室IO模块(17)用于模拟单轨吊车前驾驶室的操作箱功能；所述后驾驶室IO模块(18)用于模拟单轨吊车后驾驶室的操作箱功能；所述遥控收发单元(8)模拟单轨吊车的无线遥控控制功能；

所述主控制器(1)接收前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)、遥控收发单元(8)发送的模拟仿真控制指令，读取模拟量模块(21)采集的单轨吊车各传感器的模拟数据，对单轨吊车的工作状态进行分析，如果单轨吊车工作正常，将模拟仿真控制指令发送至油泵电机控制单元(3)、牵引电机控制单元(4)或者电磁阀控制单元(10)，分别控制油泵电机、牵引电机或者液压回路；

所述主控制器显示屏(2)和主控制器(1)连接，用于显示主控制器(1)发送的模拟仿真平台各模块的工作状态和故障信息；所述前驾驶室显示屏(14)、后驾驶室显示屏(15)通过第一CAN通讯模块(13)和主控制器(1)连接，用于分别显示单轨吊车前驾驶室、后驾驶室的人机界面。

可选地，所述主控制器(1)通过CANOPEN1接口(5)与前驾驶室语音控制单元(6)、后驾驶室语音控制单元(7)连接；所述前驾驶室语音控制单元(6)、后驾驶室语音控制单元(7)分别用于模拟单轨吊车前驾驶室、后驾驶室的语音控制和播报功能。

可选地，所述主控制器(1)内通过程序处理缓存需要播报的所有语音ID；当主控制器(1)根据收到的数据信息做出相应处理，需要进行语音播报时，主控制器(1)通过主控制器的CANOPEN1接口(5)将需要进行语音播放的语音ID号发送给前驾驶室语音控制单元(6)或者后驾驶室语音控制单元(7)，前驾驶室语音控制单元(6)、后驾驶室语音控制单元(7)通过功放电路将语音通过喇叭进行播报。

可选地，所述前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)采用对称式分布，所述前驾驶室显示屏(14)、后驾驶室显示屏(15)采用对称式分布。

可选地，所述主控制器(1)具有TCP接口，通过TCP接口与单轨吊车三维软件进行数据交互，将单轨吊车包括牵引动作、起吊动作、自身温度压力参数在内的运行信息在三维软件中进行演示。

可选地，所述主控制器显示屏(2)与主控制器(1)通过DBI进行数据交互，主控制器(1)将收集并处理后的数据显示在主控制器显示屏(2)上，并在故障发生时弹出对应的报警窗口、故障窗口；所述主控制器显示屏(2)根据用户输入的操作指令以展示各种模块的实时工作状态和相应的历史记录。

可选地，所述主控制器(1)接收前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)或遥控收发单元(8)传来的油泵电机启动信号，对模拟量模块(21)采集的油泵电机温度、油泵绝缘、液压系统压力数据进行分析，如果分析结果为正常，主控制器(1)通过PowerLink将油泵电机启动信号发送给油泵电机控制单元(3)，油泵电机控制单元(3)执行油泵电机启动命令，油泵电机开始工作。

可选地，所述电位器组(22)包括一定量的模拟旋钮，用于调整包括单轨吊车液压系统压力值在内的各个传感器的模拟数值；

当单轨吊车液压系统压力值达到预警值时，主控制器(1)将发送油泵电机启动命令给油泵电机控制单元(3)，油泵电机启动，液压系统压力值逐步提升；

当液压系统压力值达到正常工作的压力值后，系统保压，主控制器(1)将发送油泵电机停止命令给油泵电机控制单元(3)，油泵电机停止工作；

在油泵电正常工作过程中，电位器组(22)根据外部调节指令以调节包括油泵电机的温度值、绝缘值在内的各项参数，主控制器(1)根据这些参数的值来决定是否给油泵电机控制单元(3)发送启动或停止命令。

可选地，所述前驾驶室IO模块(17)或后驾驶室IO模块(18)上设置有起吊使能旋转开关、遥控使能旋转开关、牵停按钮、急停按钮、速度控制摇杆，分别用于模拟单轨吊机车的牵引速度控制功能；

所述主控制器(1)接收前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)或遥控收发单元(8)传来的牵引电机速度控制信号，通过第二CAN通讯模块(16)读取前驾驶室IO模块(17)或后驾驶室IO模块(18)的遥控使能输入状态，如果遥控使能输入状态为使能，则接收遥控收发单元(8)传来的牵引电机速度控制信号，否则只接收前驾驶室IO模块(17)或后驾驶室IO模块(18)的牵引电机速度控制信号，且根据前驾驶室IO模块(17)或后驾驶室IO模块(18)的起吊使能输入状态判断是否执行牵引电机速度控制信号；

在单轨吊车牵引过程中，通过旋转电位器组(22)的相关旋钮调节包括瓦斯浓度、牵引电机温度、牵引电机绝缘、液压系统总压力、编码器检测的机车速度值在内的单轨吊车相关参数，以模拟处于非正常状态下单轨吊车所做出的预警或故障反映。

可选地，所述主控制器(1)读取前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)的起吊使能输入状态，同一时刻只执行起吊使能输入状态为使能的IO控制模块的牵引电机速度控制信号；其中，单轨吊车同一时刻两个驾驶室只允许一个驾驶室的IO控制模块进行单轨吊车的牵引速度控制；

所述前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)的牵停和急停命令操作权限是在任一时刻都呈开放状态。

本发明的有益效果是：

本发明提出的单轨吊车模拟仿真平台，所实现的逻辑功能和实际单轨吊车的逻辑功能一致，使井下单轨吊车工作人员不用下井便可以进行单轨吊车的学习和使用，模拟各种单轨吊车可能出现的故障情况，解决单轨吊车在井下出现故障时处理难、处理缓慢的状况。本发明同时也为高校内开设的相关课程提供了一个实操平台，丰富了教学内容。另外，此平台技术方案中具备语音提示功能和画面提示功能，更利于单轨吊车工作人员在没有厂家技术人员的情况下自行进行单轨吊车的学习和使用。

附图说明

图1是本发明实施例的单轨吊车模拟仿真平台的结构示意图。

图中：1为主控制器；2为主控制器显示屏；3为油泵电机控制单元；4为牵引电机控制单元；5为主控制器的CANOPEN1接口；6为前驾驶室语音控制单元；7为后驾驶室语音控制单元；8为遥控收发单元；9为主控制器的CANOPEN2接口；10为电磁阀控制单元；11为主控制器的X2X通讯口；12为X2X通讯模块；13为第一CAN通讯模块；14为前驾驶室显示屏；15为后驾驶室显示屏；16为第二CAN通讯模块；17为前驾驶室IO模块；18为后驾驶室IO模块；19为第三CAN通讯模块；20为编码器；21为模拟量模块；22为电位器组。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1是本发明实施例的单轨吊车模拟仿真平台的结构示意图。参加图1，该模拟仿真平台包括主控制器1、主控制器显示屏2、油泵电机控制单元3、牵引电机控制单元4、主控制器的CANOPEN1接口5、前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7、遥控收发单元8、主控制器的CANOPEN2接口9、电磁阀控制单元10、主控制器的X2X通讯口11、X2X通讯模块12、第一CAN通讯模块13、前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15、第二CAN通讯模块16、前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18、第三CAN通讯模块19、编码器20、模拟量模块21和电位器组22。

主控制器的X2X通讯口11、X2X通讯模块12、第一CAN通讯模块13、第二CAN通讯模块16、第三CAN通讯模块19依次连接，使与第一CAN通讯模块13、第二CAN通讯模块16、第三CAN通讯模块19连接的各个模块与主控器之间采用X2X总线进行数据传输。

主控制器1通过CANOPEN1接口5与遥控收发单元8连接；主控制器1通过CANOPEN2接口9与电磁阀控制单元10连接，根据外部控制指令以控制电磁阀的动作，继而控制液压回路；主控制器1通过第一CAN通讯模块13与前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15连接；主控制器1通过第二CAN通讯模块16与前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18连接；主控制器1通过第三CAN通讯模块19与编码器20连接，编码器20用于检测油泵电机和牵引电机的转速；模拟量模块21的通讯端与第三CAN通讯模块19连接，采集端与电位器组22连接，电位器组22根据外部调节指令以调整各个电流信号的大小，以模拟单轨吊车各传感器的采集数据。

前驾驶室IO模块17用于模拟单轨吊车前驾驶室的操作箱功能；后驾驶室IO模块18用于模拟单轨吊车后驾驶室的操作箱功能；遥控收发单元8模拟单轨吊车的无线遥控控制功能。

主控制器1接收前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18、遥控收发单元8发送的模拟仿真控制指令，读取模拟量模块21采集的单轨吊车各传感器的模拟数据，对单轨吊车的工作状态进行分析，如果单轨吊车工作正常，将模拟仿真控制指令发送至油泵电机控制单元3、牵引电机控制单元4或者电磁阀控制单元10，分别控制油泵电机、牵引电机或者液压回路。

主控制器显示屏2和主控制器1连接，用于显示主控制器1发送的模拟仿真平台各模块的工作状态和故障信息；前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15通过第一CAN通讯模块13和主控制器1连接，用于分别显示单轨吊车前驾驶室、后驾驶室的人机界面。

主控制器1通过CANOPEN1接口5与前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7连接；前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7分别用于模拟单轨吊车前驾驶室、后驾驶室的语音控制和播报功能。

(一)结构说明

(1)数据传输

在本实施例中，主控制器的X2X通讯口11为主控器的X2X通讯接口；X2X通讯模块12是X2X总线接收模块及供电模块，为第一CAN通讯模块13、第二CAN通讯模块16、第三CAN通讯模块19及模拟量模块21与主控制器的通讯及自身的供电提供了桥梁。第一CAN通讯模块13是主控制器1与前驾驶室显示屏14、为后驾驶室显示屏15通讯的桥梁；第二CAN通讯模块16是主控制器1与前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18通讯的桥梁；第三CAN通讯模块19是主控制器1与编码器20通讯的桥梁。X2X通讯模块12、第一CAN通讯模块13、第二CAN通讯模块16、第三CAN通讯模块19、模拟量模块21与主控器之间采用X2X总线进行数据传输。前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15与主控制器1的数据交互通过第一CAN通讯模块13实现，主控制器将需要在驾驶室显示屏显示的数据通过第一CAN通讯模块13发给前驾驶室显示屏14、为后驾驶室显示屏15，主控制器将需要在主控制器显示屏2上呈现的信息通过第一CAN通讯模块13从前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15获取。

(2)单轨吊车显示仿真模块

主控制器显示屏2模拟单轨吊车的主显示屏。主控制器显示屏2与主控制器1通过DBI进行数据交互，主控制器1将收集并处理后的数据显示在主控制器显示屏2上，并在特定的情况下弹出对应的报警窗口、故障窗口。通过对主控制器显示屏2的操作，可以查询浏览各种模块的工作状态，各种数据的历史记录，包括故障和报警记录。例如，主控制器显示屏2上可以呈现出2、油泵电机控制单元3、牵引电机控制单元4、主控制器的CANOPEN1接口5、前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7、遥控收发单元8、主控制器的CANOPEN2接口9、电磁阀控制单元10、主控制器的X2X通讯口11、X2X通讯模块12、第一CAN通讯模块13、前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15、第二CAN通讯模块16、前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18、第三CAN通讯模块19、编码器20、模拟量模块21的工作状态，并可以在工作状态不正常时进行画面提示和语音播报。主控制器显示屏2可以通过遥控收发单元8中的遥控器、前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18进行画面的浏览和操作功能，对于井下的无法触屏操作提供了解决方案。前驾驶室显示屏14模拟单轨吊车前驾驶室的人机界面显示功能。后驾驶室显示屏15模拟单轨吊车后驾驶室的人机界面显示功能。示例性地，前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15上可以显示单轨吊车的行驶方向、行驶速度、油泵电机温度电流、牵引电机温度电流、液压系统总压力、制动缸压力、夹紧缸压力、逆变箱温度、逆变箱湿度、巷道瓦斯浓度等参数，当我们通过电位器组22操作对应的旋钮，就可以改变上述参数，前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15上可以实时的显示这些参数的当前值。从而模拟出单轨吊车驾驶室显示屏的功能。

(3)单轨吊车执行仿真模块

油泵电机控制单元3模拟油泵电机的控制及其与主控制器1的通讯；牵引电机控制单元4模拟牵引电机的控制及其与主控制器1的通讯；电磁阀控制单元10模拟单轨吊车的电磁阀控制功能。油泵电机控制单元3、牵引电机控制单元4与主控制器1采用PowerLink通讯进行数据的传输。油泵电机控制单元3、牵引电机控制单元4为级联关系，彼此互不影响。

前驾驶室语音控制单元6模拟单轨吊车前驾驶室的语音控制及播报功能；后驾驶室语音控制单元7模拟单轨吊车后驾驶室的语音控制及播报功能。前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7可以对机器状态、各控制模块状态以及人员的操作进行语音播报，且经过软件缓存处理，需要播报的内容可以进行缓存，保证不会有播报内容未播报便被覆盖。前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7与主控制器1的主控制器的CANOPEN1接口5采用CANOPEN为CAN总线软件协议层进行通讯。当主控制器1根据收到的数据信息做出相应处理，需要进行语音播报的，主控制器会通过主控制器的CANOPEN1接口5将需要进行语音播放的语音ID号发送给前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7，前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7通过功放电路将语音通过喇叭进行播报。主控制器1内通过程序处理可以缓存需要播报的所有语音ID，保证需要进行播报的语音完整播放。

(4)单轨吊车控制仿真模块

前驾驶室IO模块17模拟单轨吊车前驾驶室的操作箱功能；后驾驶室IO模块18模拟单轨吊车后驾驶室的操作箱功能；遥控收发单元8模拟单轨吊车的无线遥控控制功能。前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18与主控制器1的数据交互通过第二CAN通讯模块16实现。前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18上包含单轨吊机车驾驶室使能、遥控使能、起吊使能、油泵启动、油泵停止、牵停、加速、减速、前进、后退、急停、甩驱等操作输入，模拟了单轨吊车驾驶室操作箱的功能，这是单轨吊车司机驾驶单轨吊机车的最常用操作方式。司机在驾驶室进行的的单轨吊车操作被前驾驶室IO模块17、后驾驶室IO模块18采集后，通过第二CAN通讯模块16发给主控制器1，主控制器1收到相应操作命令后会向执行对应功能的模块发出命令信号，如电磁阀控制单元10、油泵电机控制单元3、牵引电机控制单元4等。

单轨吊车模拟仿真平台，贴合实际单轨车的系统架构，采用对称式分布，包括前、后驾驶室语音控制单元，前、后驾驶室显示屏，前、后驾驶室IO模块均是对称结构，而且这些设备可以前后对换，不用修改任何软件程序便可正常使用，这对于故障判断有着很重要的意义。

(5)单轨吊车反馈仿真模块

编码器20实现对电机转速的检测功能；模拟量模块21实现模拟量数据采集的功能。外围的模拟量传感器采用DC12V的电压施加在电位器组22上进行模拟，可以随时通过电位器组调整各种传感器所检测的状态值，从而呈现机器的不同工作状态和外部工作环境变化时机器所做出的对应的反映。编码器20机械连接电机的转轴，通过数据处理得到电机的实际转速。

模拟量模块21采集电位器组22模拟的4-20mA电流信号，通过旋转电位器组22的旋转，模拟的电流信号值发生变化，从而模拟出不同的单轨吊车油泵电机温度电流、牵引电机温度电流、液压系统总压力、制动缸压力、夹紧缸压力、逆变箱温度、逆变箱湿度、巷道瓦斯浓度等数据。通过操作电位器组22的旋钮改变相应的数据参数，主控制器1从模拟量模块21所读取的数据也跟着实时的变化，程序对数据的处理结果也跟着实时的变化，主控制器显示屏2、前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15上对应的参数值也跟着实时的变化。对于一些如油泵电机温度、油泵电机电流、牵引电机电流、牵引电机温度、瓦斯浓度、系统液压压力等数据，如果数据达到了报警值，主控制器1会向油泵电机控制单元3、牵引电机控制单元4发出电机停止运行的命令，向前驾驶室语音控制单元6、后驾驶室语音控制单元7发出相关的语音播报命令，向电磁阀控制单元10发出相关的液压回路电磁阀的控制命令，向主控制器显示屏2、前驾驶室显示屏14、后驾驶室显示屏15发送一些报警或故障文字提醒的命令。

主控制器1是对上述模块进行综合处理分析。主控制器1留有TCP接口，可以与单轨吊车三维软件进行数据交互，对于单轨车的牵引动作、起吊动作、自身温度压力等参数均可以在三维软件中进行演示，可以向操作人员更好的展示单轨吊车的控制操作。

(二)仿真过程说明

(1)油泵电机

主控制器1收到前驾驶室IO模块17或后驾驶室IO模块18或遥控收发单元8传来的油泵电机启动信号后，会先对模拟量模块21采集的油泵电机温度、油泵绝缘、液压系统压力包括单轨吊车液压系统总压力、制动缸压力、夹紧缸压力数据进行分析，数据正常后主控制器1会通过PowerLink将电机的控制信号发送给油泵电机控制单元3，油泵电机控制单元3才执行油泵电机启动命令，油泵电机开始工作。因为前述模拟量模块21是通过电位器组22来模拟得到真实单轨吊车各个传感器的采集电流，因此主控制器1的分析过程只需要直接采用现有技术中的单轨吊车的分析软件即可。退一步来说，在一些例子中，主控制器1可以只执行模块之间的数据传输协调任务，将分析任务交由其他分析软件或者用户来执行。

液压系统的压力值会随着单轨吊车的工作时间发生变化，可以通过电位器组22对应的模拟旋钮来改变单轨吊车液压系统压力值，主控制器1通过模拟量模块21将数据实时采集并在程序里进行数据分析，当压力值达到预警值时，主控制器1将发送油泵电机启动命令给油泵电机控制单元3，油泵电机启动，液压系统压力值逐步提升。

当液压系统压力值达到正常工作的压力值后，系统保压，主控制器1将发送油泵电机停止命令给油泵电机控制单元3，油泵电机停止工作。油泵电机只在需要的时候工作，从而达到节能效果，这对于蓄电池动力的单轨吊车来说很有意义。

单轨吊车油泵电机根据液压系统压力值来进行自动的启动停止操作的控制采用了PID控制，保证压力值的控制稳定性。

在油泵电正常工作过程中，我们可以通过电位器组22来调节油泵电机的温度值、绝缘值等参数，主控制器1会根据这些参数的值来决定是否给油泵电机控制单元3发送启动或停止命令。

(2)牵引电机

主控制器1收到前驾驶室IO模块17或后驾驶室IO模块18或遥控收发单元8传来的牵引电机速度信号后，主控制器1会根据机车控制状态进行指令处理，如前所述，当吊车工作状态正常时，将牵引电机速度信号发送至牵引电机控制单元4执行。

在一些例子中，主控制器1会通过第二CAN通讯模块16读取前驾驶室IO模块17或后驾驶室IO模块18的遥控使能输入状态，如果遥控器输入状态为使能，则可以接收遥控收发单元8传来的牵引电机速度控制信号，否则只接收前驾驶室IO模块17或后驾驶室IO模块18的牵引电机速度控制信号。

在另一些例子中，为了确保安全，主控制器1会通过第二CAN通讯模块16读取前驾驶室IO模块17或后驾驶室IO模块18的起吊使能输入状态，如果是起吊使能状态，则主控制器1会忽略前驾驶室IO模块17或后驾驶室IO模块18或遥控收发单元8传来的牵引电机速度控制信号，并在屏幕上进行文字提示“单轨吊车在起吊时不可以行走”，同时通过语音单元进行语音提示。

主控制器1会根据两个驾驶室IO模块的使能状态，来判断执行那个驾驶室IO模块发来的牵引速度控制命令，单轨吊车同一时刻两个驾驶室只允许一个驾驶室的IO控制模块进行单轨吊车的牵引速度控制。为保证单轨吊车的安全，两个驾驶室IO控制模块的牵停和急停命令操作权限是在任一时刻都可以进行的。

本实施例可以通过前驾驶室IO模块17或后驾驶室IO模块18上的起吊使能旋转开关、遥控使能旋转开关、牵停按钮、急停按钮、速度控制摇杆来模拟单轨吊机车的牵引速度控制功能，并可以在单轨吊车牵引过程中通过旋转电位器组22里关于瓦斯浓度、牵引电机温度、牵引电机绝缘、液压系统总压力、编码器检测的机车速度值大小来模拟单轨吊车在相关参数处于非正常状态下所做出的预警或故障反映。

(3)液压回路电磁阀

电磁阀控制单元10与主控制器1的主控制器的CANOPEN1接口9采用CANOPEN为CAN总线软件协议层进行通讯。当主控制器1收到前驾驶室IO模块17或后驾驶室IO模块18或遥控收发单元8传来的起吊部升降、单轨吊车制动、驱动部甩驱、驱动部夹紧缸夹紧命令时，电磁阀控制单元10会将对应的通道进行输出，从而对应的单轨吊车升降电磁阀、制动电磁阀、夹紧电磁阀、甩驱电磁阀动作，从而控制对应的液压回路的流通，从而实现单轨吊车起吊部的升降操作、制动操作、甩驱操作、加紧操作，从而实现了整个单轨吊车液压系统的点控制。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述模拟仿真平台包括主控制器(1)、主控制器显示屏(2)、油泵电机控制单元(3)、牵引电机控制单元(4)、主控制器的CANOPEN1接口(5)、遥控收发单元(8)、主控制器的CANOPEN2接口(9)、电磁阀控制单元(10)、主控制器的X2X通讯口(11)、X2X通讯模块(12)、第一CAN通讯模块(13)、前驾驶室显示屏(14)、后驾驶室显示屏(15)、第二CAN通讯模块(16)、前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)、第三CAN通讯模块(19)、编码器(20)、模拟量模块(21)和电位器组(22)；

所述主控制器的X2X通讯口(11)、X2X通讯模块(12)、第一CAN通讯模块(13)、第二CAN通讯模块(16)、第三CAN通讯模块(19)依次连接，使与第一CAN通讯模块(13)、第二CAN通讯模块(16)、第三CAN通讯模块(19)连接的各个模块与主控器之间采用X2X总线进行数据传输；

所述主控制器(1)通过CANOPEN1接口(5)与遥控收发单元(8)连接；所述主控制器(1)通过CANOPEN2接口(9)与电磁阀控制单元(10)连接，根据外部控制指令以控制电磁阀的动作，继而控制液压回路；所述主控制器(1)通过第一CAN通讯模块(13)与前驾驶室显示屏(14)、后驾驶室显示屏(15)连接；所述主控制器(1)通过第二CAN通讯模块(16)与前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)连接；所述主控制器(1)通过第三CAN通讯模块(19)与编码器(20)连接，编码器(20)用于检测油泵电机和牵引电机的转速；所述模拟量模块(21)的通讯端与第三CAN通讯模块(19)连接，采集端与电位器组(22)连接，电位器组(22)根据外部调节指令以调整各个电流信号的大小，以模拟单轨吊车各传感器的采集数据；

所述前驾驶室IO模块(17)用于模拟单轨吊车前驾驶室的操作箱功能；所述后驾驶室IO模块(18)用于模拟单轨吊车后驾驶室的操作箱功能；所述遥控收发单元(8)模拟单轨吊车的无线遥控控制功能；

所述主控制器(1)接收前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)、遥控收发单元(8)发送的模拟仿真控制指令，读取模拟量模块(21)采集的单轨吊车各传感器的模拟数据，对单轨吊车的工作状态进行分析，如果单轨吊车工作正常，将模拟仿真控制指令发送至油泵电机控制单元(3)、牵引电机控制单元(4)或者电磁阀控制单元(10)，分别控制油泵电机、牵引电机或者液压回路；

所述主控制器显示屏(2)和主控制器(1)连接，用于显示主控制器(1)发送的模拟仿真平台各模块的工作状态和故障信息；所述前驾驶室显示屏(14)、后驾驶室显示屏(15)通过第一CAN通讯模块(13)和主控制器(1)连接，用于分别显示单轨吊车前驾驶室、后驾驶室的人机界面。

2.根据权利要求1所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述主控制器(1)通过CANOPEN1接口(5)与前驾驶室语音控制单元(6)、后驾驶室语音控制单元(7)连接；所述前驾驶室语音控制单元(6)、后驾驶室语音控制单元(7)分别用于模拟单轨吊车前驾驶室、后驾驶室的语音控制和播报功能。

3.根据权利要求2所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述主控制器(1)内通过程序处理缓存需要播报的所有语音ID；当主控制器(1)根据收到的数据信息做出相应处理，需要进行语音播报时，主控制器(1)通过主控制器的CANOPEN1接口(5)将需要进行语音播放的语音ID号发送给前驾驶室语音控制单元(6)或者后驾驶室语音控制单元(7)，前驾驶室语音控制单元(6)、后驾驶室语音控制单元(7)通过功放电路将语音通过喇叭进行播报。

4.根据权利要求1所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)采用对称式分布，所述前驾驶室显示屏(14)、后驾驶室显示屏(15)采用对称式分布。

5.根据权利要求1所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述主控制器(1)具有TCP接口，通过TCP接口与单轨吊车三维软件进行数据交互，将单轨吊车包括牵引动作、起吊动作、自身温度压力参数在内的运行信息在三维软件中进行演示。

6.根据权利要求1所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述主控制器显示屏(2)与主控制器(1)通过DBI进行数据交互，主控制器(1)将收集并处理后的数据显示在主控制器显示屏(2)上，并在故障发生时弹出对应的报警窗口、故障窗口；所述主控制器显示屏(2)根据用户输入的操作指令以展示各种模块的实时工作状态和相应的历史记录。

7.根据权利要求1所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述主控制器(1)接收前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)或遥控收发单元(8)传来的油泵电机启动信号，对模拟量模块(21)采集的油泵电机温度、油泵绝缘、液压系统压力数据进行分析，如果分析结果为正常，主控制器(1)通过PowerLink将油泵电机启动信号发送给油泵电机控制单元(3)，油泵电机控制单元(3)执行油泵电机启动命令，油泵电机开始工作。

8.根据权利要求7所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述电位器组(22)包括一定量的模拟旋钮，用于调整包括单轨吊车液压系统压力值在内的各个传感器的模拟数值；

当单轨吊车液压系统压力值达到预警值时，主控制器(1)将发送油泵电机启动命令给油泵电机控制单元(3)，油泵电机启动，液压系统压力值逐步提升；

当液压系统压力值达到正常工作的压力值后，系统保压，主控制器(1)将发送油泵电机停止命令给油泵电机控制单元(3)，油泵电机停止工作；

在油泵电正常工作过程中，电位器组(22)根据外部调节指令以调节包括油泵电机的温度值、绝缘值在内的各项参数，主控制器(1)根据这些参数的值来决定是否给油泵电机控制单元(3)发送启动或停止命令。

9.根据权利要求1所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述前驾驶室IO模块(17)或后驾驶室IO模块(18)上设置有起吊使能旋转开关、遥控使能旋转开关、牵停按钮、急停按钮、速度控制摇杆，分别用于模拟单轨吊机车的牵引速度控制功能；

所述主控制器(1)接收前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)或遥控收发单元(8)传来的牵引电机速度控制信号，通过第二CAN通讯模块(16)读取前驾驶室IO模块(17)或后驾驶室IO模块(18)的遥控使能输入状态，如果遥控使能输入状态为使能，则接收遥控收发单元(8)传来的牵引电机速度控制信号，否则只接收前驾驶室IO模块(17)或后驾驶室IO模块(18)的牵引电机速度控制信号，且根据前驾驶室IO模块(17)或后驾驶室IO模块(18)的起吊使能输入状态判断是否执行牵引电机速度控制信号；

在单轨吊车牵引过程中，通过旋转电位器组(22)的相关旋钮调节包括瓦斯浓度、牵引电机温度、牵引电机绝缘、液压系统总压力、编码器检测的机车速度值在内的单轨吊车相关参数，以模拟处于非正常状态下单轨吊车所做出的预警或故障反映。

10.根据权利要求9所述的单轨吊车模拟仿真平台，其特征在于，所述主控制器(1)读取前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)的起吊使能输入状态，同一时刻只执行起吊使能输入状态为使能的IO控制模块的牵引电机速度控制信号；其中，单轨吊车同一时刻两个驾驶室只允许一个驾驶室的IO控制模块进行单轨吊车的牵引速度控制；

所述前驾驶室IO模块(17)、后驾驶室IO模块(18)的牵停和急停命令操作权限是在任一时刻都呈开放状态。

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