专利名称：用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于塔式起重机的模拟驾驶领域，具体涉及用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统。
背景技术：
港机仿真操作模拟器是用于港口起重机驾驶员培训的仿真训练设备，近年来在国外得到了快速发展，仿真模拟器已成为国外大型港口培训港机驾驶员的主要设备。在我国， 随着港口集装箱专业化码头的建设与发展，具有先进技术水平的大型岸边集装箱起重机、 轮胎式集装箱门式起重机已成为各港口码头集装箱装卸运输的常规设备。而在我国，随着国家基础设施建设及房地产业得发展，塔式起重机在实际生产过程中得到了更多地应用， 在城市的建设过程中应用十分广泛。现阶段还没有一套功能成熟、操作性强、仿真度高的模拟培训操作系统。塔式起重机的运动形式多样复杂，对运动形式的正确控制显得格外重要，因而能否准确采集运动信号会影响整体的模拟效果。目前国内塔式起重机驾驶模拟器还没有成型的技术和应用，而现有类似的驾驶模拟器信号采集系统大多采用图I的形式以外接电源供电，为整个传感器系统提供电压，传感器的信号经由I/o接口将信号传至计算机。而控制系统一般采用简单的按钮开关量，将动作信号传给传感器系统。综合其设计特点，缺点如下I)此类系统的通用性不强，不能满足塔式起重机主令控制方式；2)外接电源不能保证有效提供TTL电平，容易导致信号不稳定，最终传输至计算机的信号波动使模拟环境失真；3)控制系统由简单的控制元件，如控制按钮，行程开关等，不能真实模拟起重机的控制过程与电气互锁；4)不是基于半实物仿真，影响了模拟培训效果。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统，输出信号有良好的稳定性和可靠性。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统，包括电源、传感器、数据采集卡和计算机，其特征在于它还包括控制单元，所述的传感器输出端与控制单元连接，控制单元的信号输出线通过I/o接口与数据采集卡连接；所述的电源为直流供电电源，为传感器提供电压，所述的数据采集卡输出端与计算机连接。按上述方案，所述的传感器包括吊钩起升传感器、小车传感器、臂架旋转传感器和主机传感器；所述的控制单元包括与上述各传感器依次对应的吊钩起升控制单元、小车控制单元、臂架旋转控制单元和主机控制单元。[0011]按上述方案，所述的主机传感器包括启动传感器、停止传感器、急停传感器、钥匙开关、检修梯安全门开关和走台安全门开关；所述的主机控制单元包括与上述主机传感器依次对应的启动控制器、停止控制器、急停控制器、钥匙控制器、检修梯安全门控制器和走台安全门控制器。按上述方案，所述的传感器为继电器。按上述方案，所述的吊钩起升控制单元、小车控制单元和臂架旋转控制单元均为低压继电压与接触器串联组成。按上述方案，所述的启动控制器、停止控制器、急停控制器、钥匙控制器、检修梯安全门控制器、走台安全门控制器和走台照明控制器均由低压接触器组成。本实用新型的工作原理为为了保证各传感器电气性能满足TTL电平的要求，加装直流供电电源，保证各传感器可以稳定工作在TTL电平上。TTL电源为传感器供给电压； 传感器接受来自主令控制单元的控制信号，主令控制单元为每个控制点加装了独立的TTL 电平和信号采集系统，用来频繁地切换复杂的多回路控制线路和实现各种控制元件的联动、自锁；传感器将信号传递给对应的低压接触器；低压接触器将处理过的信号通过I/O接口反馈给数据采集卡；数据采集卡将采集到的信号传输至计算机，至此完成信号流的传递。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是[0017]I、采用传感器由控制单元与i/o接口的输入端相连，输出信号有良好的稳定性和可靠性。[0018]2、加装直流供电电源，保证各传感器可以稳定工作在TTL电平上。[0019]3、对不同的传感器分别配置对应的控制单元，一一对应，便于管理和维护。
[0020]图I为原有的信号采集系统的框图。[0021]图2为本实用新型一实施例的结构框图。[0022]图3为直流供电电源电路原理图。[0023]图4为吊钩起升电路原理图。[0024]图5为小车运行电路原理图。[0025]图6为臂架控制单元的电路原理图。[0026]图7为主机控制单元的电路原理图。[0027]图8为I/O接口电路原理图。
具体实施方式
[0028]图2为本实用新型一实施例的结构框图，包括直流供电电源、传感器、控制单元、
数据采集卡和计算机。所述的电源为直流供电电源，为传感器提供电压；所述的传感器输出端与控制单元连接，控制单元的信号输出线通过I/O接口与数据采集卡连接；所述的数据采集卡输出端与计算机连接。所述的传感器包括吊钩起升传感器、小车传感器、臂架旋转传感器和主机传感器；所述的控制单元包括与上述各传感器依次对应的吊钩起升控制单元、 小车控制单元、臂架旋转控制单元和主机控制单元。主机传感器包括启动传感器、停止传感器、急停传感器、钥匙开关、检修梯安全门开关和走台安全门开关；所述的主机控制单元包括与上述主机传感器依次对应的启动控制器、停止控制器、急停控制器、钥匙控制器、检修梯安全门控制器和走台安全门控制器。图3为直流供电电源电路原理图，电源电路(TTL供电电源)向传感器组提供电压 (+5V或+24V),电源电路分别向吊钩起升控制单元、小车控制单元、臂架旋转控制单元、主机控制单元提供电压( 220V电压)。图中1Q1、1Q2、1Q3均为空气开关，IGl与1G2均为交直流变压模块。图4为吊钩起升电路原理图，第一吊钩起升传感器SI、第二吊钩起升传感器S2、第三吊钩起升传感器S3、第四吊钩起升传感器S4的信号输出线分别与对应的第一吊钩起升控制单元(-5K1)、第二吊钩起升控制单元(-5K2)、第三吊钩起升控制单元(-5K3)、第四吊钩起升控制单元(-5K4)的输入端相连。图5为小车运行电路原理图,第一小车传感器S5、第二小车传感器S6、第三小车传感器S7、第四小车传感器S8的信号输出线分别与对应的第一小车控制单元(-6K1)、第二小车控制单元(-6K2)、第三小车控制单元(-6K3)、第四小车控制单元(-6K4)的输入端相连。图6为臂架控制单元的电路原理图，第一臂架旋转传感器S9、第二臂架旋转传感器S10、第三臂架旋转传感器S11、第四臂架旋转传感器S12的信号输出线分别与对应的第一臂架旋转控制单元(-4K1)、第二臂架旋转控制单元(-4K2)、第三臂架旋转控制单元 (-4K3)、第四臂架旋转控制单元(-4K4)的输入端相连。图7为主机控制单元的电路原理图，启动传感器S13的信号输出线与主机控制单元的启动控制器(-2SB2)的输入端相连，停止传感器S14的信号输出线与主机控制单元的停止控制器(-2SB3)的输入端相连,急停传感器S15的信号输出线与主机控制单兀的急停控制器(-2SB4)的输入端相连，钥匙开关S16与主机控制单元的钥匙控制器(-2SB1)的输入端相连，检修梯安全门开关S17与主机控制单元的检修梯安全门控制器(-2SQ1)的输入端相连，走台安全门开关S18与主机控制单元的走台安全门控制器(-2SQ2)的输入端相连。图8为I/O接口电路原理图，启动控制器(-2SB2)、停止控制器(-2SB3)、急停控制器(-2SB4)、钥匙控制器(-2SB1)、检修梯安全门控制器(-2SQ1)、走台安全门控制器 (-2SQ2)、启动信号控制器(-2KM1)、走台照明控制器(-2SB7)的信号输出线分别与I/O接口的输入端(输入控制板)相连。塔式起重机模拟培训系统的操作分别有四个档位吊钩的起升档、下降档、快速档、慢速档；小车的前进档、后退档、快速档、慢速档；臂架旋转的顺时针档、逆时针档、快速档、慢速档；吊钩起升传感器、小车传感器、臂架旋转传感器分别相应各有四个。操作杆、起动按钮、停止按钮、急停开关、机械锁、电铃、电源指示灯等设在控制箱上(由左、右控制箱组成)。操作杆通过齿轮传动带动凸轮轴转动，达到触头关合要求，前后、左右的位置可满足实际使用的要求分为I 3档，左、右控制箱可以同时控制四个机构触头组，分别控制起升机构、小车机构(变幅机构)、回转机构等，并设有自动复位机构。在每个控制机构触头与按扭上加装低压行程开关传感器，以检测其工作状态。数据采集卡与控制信号连接说明各个点的控制信号按控制要求通过I/O 口与数据采集卡连接。I/O 口与数据采集卡之间要焊装IK电阻。相应的控制信号由数据采集卡控制，存入内存。当要调用相关信号状态时，通过调用相关的DLL函数就可得到内存中相关信号状态值。
权利要求1.用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统，包括电源、传感器、数据采集卡和计算机，其特征在于它还包括控制单元，所述的传感器输出端与控制单元连接，控制单元的信号输出线通过I/o接口与数据采集卡连接；所述的电源为直流供电电源，为传感器提供电压，所述的数据采集卡输出端与计算机连接。
2.根据权利要求I所述的用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统， 其特征在于所述的传感器包括吊钩起升传感器、小车传感器、臂架旋转传感器和主机传感器；所述的控制单元包括与上述各传感器依次对应的吊钩起升控制单元、小车控制单元、臂架旋转控制单元和主机控制单元。
3.根据权利要求2所述的用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统，其特征在于所述的主机传感器包括启动传感器、停止传感器、急停传感器、钥匙开关、检修梯安全门开关和走台安全门开关；所述的主机控制单元包括与上述主机传感器依次对应的启动控制器、停止控制器、急停控制器、钥匙控制器、检修梯安全门控制器和走台安全门控制器。
4.根据权利要求I所述的用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统，其特征在于所述的传感器为继电器。
5.根据权利要求2所述的用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统，其特征在于所述的吊钩起升控制单元、小车控制单元和臂架旋转控制单元均为低压继电压与接触器串联组成。
6.根据权利要求3所述的用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统，其特征在于所述的启动控制器、停止控制器、急停控制器、钥匙控制器、检修梯安全门控制器和走台安全门控制器均由低压接触器组成。
专利摘要本实用新型提供一种用于塔式起重机模拟培训系统的操作机构信号采集系统，包括电源、传感器、采集卡和计算机，其特征在于它还包括控制单元，所述的传感器输出端与控制单元连接，控制单元的信号输出线通过I/O接口与数据采集卡连接；所述的电源为直流供电电源，为传感器提供电压，所述的采集卡输出端与计算机连接。采用传感器由控制单元与I/O接口的输入端相连，输出信号有良好的稳定性和可靠性。
文档编号G09B9/00GK202352123SQ201120417968
公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者张贞贞, 徐桂芳, 王艳平, 肖文, 胥洪流, 董浩明, 谷曼, 陈定方, 陈峥 申请人:武汉市特种设备监督检验所, 武汉理工大学