一种大型机载振动平台的安全防护控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种大型机载振动平台的安全防护控制系统，包括信号处理功能模块和状态监测功能模块，信号处理功能模块完全由硬件逻辑模拟电路构成，通过接口转接插座与外部设备或系统、紧急刹车按钮相连，处理外部输入的故障通知信号、手动紧急刹车信号，对输入的信号进行自动地逻辑判断，通过刹车时序控制电路生成不同时序的刹车信号，输出给外部设备或系统进行刹车控制。状态监测功能模块由A/D板卡和计算机构成，通过采集监测软件对输入、输出的状态进行实时监测，并通过声、光的形式发出故障告警。从外部设备或系统发出故障通知信号，到输出刹车时序控制信号；该系统实现了大型的机载振动平台的安全防护控制，保证了振动平台上设备的安全。
【专利说明】
一种大型机载振动平台的安全防护控制系统及方法
技术领域
[0001 ]本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种大型机载振动平台的安全防护控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]机载振动平台是为试验设备提供模拟的不同频率振动环境，以测量分析设备在振动情况下状态数据。大型振动台是由主动、被动两套振动台组成，这两套振动台按照指令协调一致地动作，形成不同的振动模式。一旦主动、被动两套振动台出现故障，会导致振动台上设备一定程度的损害甚至是严重的硬破坏。在这种情况下，需要对振动平台的进行紧急的安全防护控制，对振动平台的故障进行实时监测，对故障通知能迅速响应，按照一定的时序关系对振动系统和主、被动振动平台快速地发出不同机制的刹车控制命令，从而确保平台上设备的安全。因此，大型机载振动平台的安全防护系统是必要。
[0003]针对不同的振动模式，在不同的振动频率下，大型机载振动平台可以实时地检测到主、被动振动平台发出的不同的安全防护的请求信号，自动地发出不同模式的紧急制动信号(以下称刹车信号)序列。常用的大型振动台安全的系统是在紧急情况下进行人工或自动地急停，由于惯性的作用，很容易对振动台上的设备造成一定的损坏。大型机载振动平台的安全防护系统可以根据现场情况进行自动辨别，根据不同的刹车请求源来判断，自动地生成不同模式的刹车序列，要求振动台或主、被动振动系统逐步刹车或快速刹车，最大限度地避免振动台上的设备受损。
[0004]因此，需要提供一种大型机载振动平台的安全防护控制系统，以解决振动模拟试验台运行中对四个分系统做出实时的故障监测和实时故障的处理。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种大型机载振动平台的安全防护控制系统及方法，实现了大型机载模拟平台的安全防护控制。
[0006]—种大型机载振动平台的安全防护控制系统，所述安全防护控制系统包括信号处理功能模块和状态监测功能模块；
所述信号处理功能模块包括信号输入单元、逻辑处理单元、信号触发单元和信号输出单元，所述信号输入单元用于接收输入的故障通知信号或停车请求信号并且将处理后的信号传送至所述逻辑处理单元;所述逻辑处理单元用于判断识别信号的请求源类型，通过逻辑控制电路生成不同模式的刹车序列信号后传送至所述信号触发单元，所述信号触发单元用于输入的故障信号的锁存和输出刹车复位的信号输出至所述信号输出单元;所述信号输出单元用于信号的电压变换和信号的输出；
所述状态监测功能模块包括信号采集处理单元和计算机，所述信号采集处理单元用于接收经过所述信号输入单元处理的输入信号和输出的刹车信号，并进行模/数变换，通过自己开发的软件控制与计算机接口，所述计算机用于运行监测软件，进行实时监测显示和故障告警。
[0007]优选地，所述信号输入单元输入的信号包括故障通知信号、手动刹车信号和复位信号。
[0008]优选地，所述故障通知信号包括主动振动故障通知信号、被动振动故障通知信号、振动台设备故障通知信号和故障屏蔽信号和复位信号。
[0009]优选地，所述信号输出单元输出的信号包括振动系统逐步刹车信号、振动系统快速刹车信号、主动振动系统快速刹车信号、被动振动系统快速刹车信号。
[0010]优选地，所述安全防护控制系统系统工作时，具有以下步骤:
Si，所述信号输入单元接收振动台和主、被动振动系统的停车请求信号或停车请求信号，将故障通知信号或停车请求信号进行信号隔离和电压转换，并将处理后的信号送入逻辑处理单元；
S2，所述逻辑处理单元判断识别信号的请求源，并根据请求源的不同，通过逻辑控制电路生成不同模式的刹车序列信号，并将刹车信号送入信号触发单元；
S3，所述信号触发单元处理刹车信号后进行锁存并输出到信号输出单元；
S4，所述信号输出单元进行信号的调理和电压转换后将经过处理后的刹车信号输出给振动系统或主、被动振动系统。
[0011]优选地，所述信号处理功能模块包括接口转换插座以及和所述接口转换插座分别连接的电压转换模拟电路、逻辑门判断模拟电路、触发锁存模拟电路和电压转换放大模拟电路；
所述状态监测功能模块包括依次连接的A/D板卡、PCI总线和计算机；
所述A/D板卡与所述接口转换插座和外部设备和系统连接，所述外部设备和系统与所述接口转换插座相连接。
[0012]优选地，所述安全防护控制系统系统在上述工作过程的同时，所述输入到信号输入单元的信号和信号输出单元输出的信号经过信号输入单元和信号输出单元处理后，被输入到状态监测功能模块的信号采集处理单元中，经过模拟信号/数字信号变换，再送入计算机进行监测显示和故障告警。
[0013]本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明提供的一种大型机载振动平台的安全防护控制系统及方法，该系统结构紧凑、体积小巧，硬件电路实现刹车时序，摆脱了对计算机的依赖;软件实现各分系统状态的监测，实现了大型机载模拟平台的安全防护控制，具有高可靠性和实时性(优于lms)。
【附图说明】
[0014]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0015]图1是本发明大型机载振动平台的安全防护控制系统总结构图；
图2是本发明大型机载振动平台的安全防护控制系统信号处理功能模块内部结构图； 图3是本发明大型机载振动平台的安全防护控制系统状态监测功能模块内部结构图； 图4是本发明大型机载振动平台的安全防护控制系统的工作原理图。
【具体实施方式】
[0016]为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
[0017]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0018]本发明一种大型机载振动模拟平台的安全防护控制系统由监测软件、硬件逻辑电路板组成，其中，硬件逻辑电路板和供电的直流电源封装在一个3U的机箱内。
[0019]本发明一种大型机载振动平台的安全防护控制系统的结构包括信号处理功能模块I和状态监测功能模块2。信号处理功能模块I由信号输入单元101、逻辑处理单元102、信号触发单元103、信号输出单元104四部分组成，状态监测功能模块2由信号采集处理单元201和计算机202两部分组成，该安全防护系统的信号处理功能模块I各个组成单元的作用如下:信号输入单元101用于接收输入的故障通知信号(或停车请求信号)；逻辑处理单元102用于判断识别信号的请求源类型，通过逻辑控制电路生成不同模式的刹车序列信号;信号触发单元103用于输入的故障信号的锁存和输出刹车信号的复位;信号输出单元104用于信号的电压变换和信号的输出；
该安全防护系统的状态监测功能模块2各个组成单元的作用如下:信号采集处理单元201用于接收经过信号输入单元101处理的输入信号和输出的刹车信号，并进行模/数变换，通过自己开发的软件控制与计算机接口；计算机202用于运行监测软件，进行实时监测显示和故障告警。
[0020]系统工作时，首先，信号输入单元101负责接收振动台和主、被动振动系统的停车请求信号，停车请求信号可以时脉冲信号也可以是电平信号，信号输入单元101负责将故障通知信号(或停车请求信号)进行信号隔离和电压转换，并将处理后的信号送入逻辑处理单元102;其次，逻辑处理单元102由各种逻辑门组成，逻辑处理单元负责判断识别信号的请求源，并根据请求源的不同，通过逻辑控制电路生成不同模式的刹车序列信号，并将刹车信号经过信号触发单元103处理后进行锁存，并输出到信号输出单元104，经过信号输出单元104进行信号的调理和电压转换最后将经过处理后的刹车信号输出给振动系统或主、被动振动系统。
[0021]同时，在该系统的工作过程中输入到信号输入单元101的信号和信号输出单元104输出的信号经过信号输入单元101和信号输出单元104处理后，被输入到状态监测功能模块2的信号采集处理单元201中，经过模拟信号/数字信号变换，再送入计算机202进行监测显示和故障告警。
[0022]输入到信号输入单元101的信号有故障通知信号(包括主动振动故障通知信号、被动振动故障通知信号、振动台设备故障通知信号、故障屏蔽信号和复位信号)、手动刹车信号(由外部手动按钮产生)和复位信号(计算机产生)。信号输出单元104输出的信号包括振动系统逐步刹车、振动系统快速刹车、主动振动系统快速刹车、被动振动系统快速刹车。
[0023]从硬件组成上，所述信号处理功能模块I包括接口转换插座以及和所述接口转换插座分别连接的电压转换模拟电路、逻辑门判断模拟电路、触发锁存模拟电路和电压转换放大模拟电路;所述状态监测功能模块2包括依次连接的A/D板卡、PCI总线和计算机;所述A/D板卡与所述接口转换插座和外部设备和系统连接，所述外部设备和系统与所述接口转换插座相连接。
[0024]本发明一种大型机载振动平台的安全防护控制系统的工作原理图如图4所示，外部输入到该系统的信号有四种:外部设备和系统产生的故障通知信号、手动刹车按钮产生的手动刹车信号、计算机产生的故障屏蔽信号和复位信号，这四种输入信号中除计算机通过I/O接口直接产生的故障屏蔽信号和复位信号为5伏外，为了保证信号的安全性和防止误触发，故障通知信号和手动刹车信号均为双12V直流互补信号，高阻输入。通过接口转换装换插座输入给该系统的电压转换、滤波模拟电路，使得输入信号均转换为TTL电平，输入给后端的由各逻辑门组成的逻辑判断模拟电路，对输入源进行归类判断，判断需要产生的刹车信号是快速刹车还是逐步刹车，并把输入的信号和产生的刹车时序信号输出到触发电路中，对输入信号进行锁存，并将输出的刹车信号按照时序进行逻辑组合，输入给电压转换放大模拟电路中，将信号装换放大为双12V直流互补信号输出给外部设备和系统，进行快刹或逐步刹车。同时，信号通过A/D板卡送入计算机，进行外部系统和设备状态的实时监测。信号采集及监测软件在VC++6.0的软件开发平台上设计及实现。
[0025]信号处理功能模块处理外部系统输入的各类故障通知或刹车请求信号，产生刹车时序信号，按照一定的时序和刹车机制，对外部设备和系统进行刹车控制;状态监测功能模块实时监测外部设备或系统输入、输出的状态信号，并以声、光的方式进行故障告警;信号处理功能模块，完全通过硬件逻辑模拟电路实现时序控制，电信号遍历该逻辑电路后传给外部设备或系统所经由的电子器件最多不足15个，而每个电子器件响应传输延时最大不到40ns，信号处理功能模块响应时间小于Ims;状态监测功能模块，对输入和输出信号处理功能模块的状态信号进行实时的监测，由硬件采集板卡和运行于计算机上的采集监测程序实现，对异常状态实时地告警，计算机显示器可直观地显示外部设备和系统以及信号处理功能模块的实时状态。
[0026]信号处理功能模块，可进行自动的识别判断输入信号类别，按照时序自动地生成刹车信号；同时与手动紧急刹车按钮相连，可在紧急情况下进行人工手动刹车;状态监测功能模块，将软硬件分开设计和实现，既保证了系统的实时性和可靠性，又保证了状态结果的直观显示
该安全防护系统还具备以下功能:复位和故障屏蔽功能。复位即是在该系统发出刹车信号后，可根据现场的实际情况，进行手动复位，使系统恢复到初始工作状态。故障屏蔽功能是为了保证振动台工作的连续性，使系统对非关键的被动振动故障信号进行屏蔽，可以不响应该类故障信号。
[0027]本发明的有益效果是，系统结构紧凑、体积小巧，硬件电路实现刹车时序，摆脱了对计算机的依赖，具有很高的可靠性和安全性;软件实现各分系统状态的监测，实现了大型机载模拟平台的安全防护控制，具有高可靠性和实时性(优于lms)。本发明一种大型机载振动平台的安全防护控制系统是利用模拟器件构成硬件逻辑控制电路，接收振动系统和主、被动振动系统或操作人员的停车请求信号，进行停车时序判别，自动生成刹车信号序列，输出给振动系统和致稳系统。该系统的控制完全由硬件组成，具有高可靠性，避免了当有计算机参与控制时发生死机或其他意外情况时，无法给振动系统发出刹车指令。同时，也通过计算机对输入和输出的信号进行实时监测，通过声、光等手段在计算机软件界面上及时地为操作员发出提示信息。对刹车系统的实时性和可靠性的要求较高。本文介绍的刹车系统是为了解决振动模拟试验台运行中对四个分系统做出实时的故障监测和实时的故障处理
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种大型机载振动平台的安全防护控制系统，其特征在于，所述安全防护控制系统包括信号处理功能模块(I)和状态监测功能模块(2); 所述信号处理功能模块(I)包括信号输入单元(101)、逻辑处理单元(102)、信号触发单元(103)和信号输出单元(104)，所述信号输入单元(101)用于接收输入的故障通知信号或停车请求信号并且将处理后的信号传送至所述逻辑处理单元(102);所述逻辑处理单元(102)用于判断识别信号的请求源类型，通过逻辑控制电路生成不同模式的刹车序列信号后传送至所述信号触发单元(103)，所述信号触发单元(103)用于输入的故障信号的锁存和输出刹车复位的信号输出至所述信号输出单元(104);所述信号输出单元(104)用于信号的电压变换和信号的输出； 所述状态监测功能模块(2)包括信号采集处理单元(201)和计算机(202)，所述信号采集处理单元(201)用于接收经过所述信号输入单元(101)处理的输入信号和输出的刹车信号，并进行模/数变换，通过自己开发的软件控制与计算机接口，所述计算机(202)用于运行监测软件，进行实时监测显示和故障告警。2.根据权利要求1所述的大型机载振动平台的安全防护控制系统，其特征在于，所述信号输入单元(101)输入的信号包括故障通知信号、手动刹车信号和复位信号。3.根据权利要求2所述的大型机载振动平台的安全防护控制系统，其特征在于，所述故障通知信号包括主动振动故障通知信号、被动振动故障通知信号、振动台设备故障通知信号、故障屏蔽信号和复位信号。4.根据权利要求1所述的大型机载振动平台的安全防护控制系统，其特征在于，所述信号输出单元(104)输出的信号包括振动系统逐步刹车信号、振动系统快速刹车信号、主动振动系统快速刹车信号、被动振动系统快速刹车信号。5.根据权利要求1所述的大型机载振动平台的安全防护控制系统，其特征在于，所述安全防护控制系统系统工作时，具有以下方法: SI，所述信号输入单元(101)接收振动台和主、被动振动系统的停车请求信号或停车请求信号，将故障通知信号或停车请求信号进行信号隔离和电压转换，并将处理后的信号送入逻辑处理单元(102)； S2，所述逻辑处理单元(102)判断识别信号的请求源，并根据请求源的不同，通过逻辑控制电路生成不同模式的刹车序列信号，并将刹车信号送入信号触发单元(103); S3，所述信号触发单元(103)处理刹车信号后进行锁存并输出到信号输出单元(104); S4，所述信号输出单元(104)进行信号的调理和电压转换后将经过处理后的刹车信号输出给振动系统或主、被动振动系统。6.根据权利要求1所述的大型机载振动平台的安全防护控制系统，其特征在于，所述信号处理功能模块(I)包括接口转换插座以及和所述接口转换插座分别连接的电压转换模拟电路、逻辑门判断模拟电路、触发锁存模拟电路和电压转换放大模拟电路； 所述状态监测功能模块(2)包括依次连接的A/D板卡、PCI总线和计算机； 所述A/D板卡与所述接口转换插座和外部设备和系统连接，所述外部设备和系统与所述接口转换插座相连接。7.根据权利要求1所述的大型机载振动平台的安全防护控制系统，其特征在于，所述安全防护控制系统系统在上述工作过程的同时，所述输入到信号输入单元(101)的信号和信号输出单元(104)输出的信号经过信号输入单元(101)和信号输出单元(104)处理后，被输入到状态监测功能模块(2)的信号采集处理单元(201)中，经过模拟信号/数字信号变换，再送入计算机(202)进行监测显示和故障告警。
【文档编号】G05B19/048GK105911944SQ201610492034
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】卓红艳
【申请人】中国工程物理研究院应用电子学研究所