基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种远程模拟控制系统，具体是一种基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统，属于计算机教学技术领域。
【背景技术】
[0002]计算机辅助教学(Computer Aided Instruct1n，简称CAI)，是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。随着时代的发展，计算机辅助教学逐渐与现实的应用相结合，以达到学以致用的目的。
[0003]目前，在液压支柱的领域中，随着智能设备的越来越多，综合应用的普及，由于通信的数据量也逐渐增大，且通信距离远，对于设备的远程控制一直以来都无法保持较好的实时性，并且，传统的控制系统，采用CAN总线的通信方式居多，这样就必须使每个设备上的控制点都需要对应一个控制器，构成了一个复杂的分布式通信系统，加大了系统开发的复杂性，结合前期不能够很好的进行模拟实验，从而降低了系统的可靠性。
【实用新型内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的疾病问题，本实用新型提供一种基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统及控制方法，在教学的过程中对远程控制系统进行模拟，及时发现问题并进行解决，在增强学生实践经验的同时，保证实际应用时系统的可靠性。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统，包括综采面，液压支柱远程以及模拟控制系统层，其中，综采面与液压支柱均为实验室中模拟的，且与实际操作面功能相同的装置，液压支柱上的不同位置分别设置有压力传感器、位移传感器和定位传感器，所述远程模拟控制系统层包括若干个接口管理器，且接口管理器由电磁阀组、数据采集器以及操作面板组成，且每个接口管理器对应物理层中的一个液压支架；所述模拟控制系统层包括两个主控制器、若干个I/o控制器以及用于传输液压支架超长指令控制字的连接总线，所述的两个主控制器和若干个I/o控制器之间通过连接总线连接.
[0006]所述的模拟控制系统层中的I/O控制器的个数为液压支架个数的1.5-2倍，进行交叉或者多控制器对液压支架的控制，同时，I/o控制器根据总线的控制指令对电磁阀组进行开合控制；所述的压力传感器、位移传感器和定位传感器的外侧均设有一层保护外壳，保护外壳使用弹性材料为材质；所述的主控制器使用PLC控制系统或单片机系统。
[0007]进一步的，所述的连接总线使用EtherCAT总线；所述的两个主控制器和若干个I/O控制器之间通过EtherCAT总线连接。
[0008]进一步的，所述模拟控制系统层中的主控制器为任意具有以太网接口的主机，且主控制器的主控芯片与以太网接口之间设置有网络变压器。
[0009]综上所述，本实用新型将实际应用的控制系统在计算机的教学中进行模拟应用，及将传统的分布式液压支架电液控制系统，变成了分面式I/o，集中控制液压支架电液控制系统，降低了控制系统的复杂性，使得液压支架的电液控制系统开发更容易；提高了控制系统的可靠性，整个系统只有主控制器进行控制，I/o控制器只进行实时动作，通信内容的设计更为简单可靠，大大减少了通信错误的机率；进一步，模拟控制系统层中的I/o控制器的个数为液压支架个数的1.5-2倍，进行交叉或者多控制器对液压支架的控制，同时，I/O控制器根据总线的控制指令对电磁阀组进行开合控制，提高控制的精度与复杂性，确保教学的质量和水平；压力传感器、位移传感器和定位传感器的外侧均设有一层保护外壳，保护外壳的材质使用弹性材料为材质，保证教学的器材；所述的主控制器使用PLC控制系统货或单片机系统，提高控制的精度。与此同时，在模拟试验的过程中，及使学生得到了经验，同时在试验中不断的创新和改进，确保了在实际应用中的可靠性，正真做到了寓教于乐，具有广泛的操作价值，值得在计算机的教学中进行推广。
【附图说明】
[0010]图1是液压支架远程控制系统的I/O控制器结构框图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0012]结合图1所示，本实用新型提供了一种基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统，包括综采面，液压支柱远程以及模拟控制系统层，其中，综采面与液压支柱均为实验室中模拟的，且与实际操作面功能相同的装置，液压支柱上的不同位置分别设置有压力传感器、位移传感器和定位传感器，所述远程模拟控制系统层包括若干个接口管理器，且接口管理器由电磁阀组、数据采集器以及操作面板组成，且每个接口管理器对应物理层中的一个液压支架；所述模拟控制系统层包括两个主控制器、若干个I/o控制器以及用于传输液压支架超长指令控制字的连接总线，所述的两个主控制器和若干个I/o控制器之间通过连接总线连接；其特征在于，所述的模拟控制系统层中的I/o控制器的个数为液压支架个数的
1.5-2倍，进行交叉或者多控制器对液压支架的控制，同时，I/O控制器根据总线的控制指令对电磁阀组进行开合控制；所述的压力传感器、位移传感器和定位传感器的外侧均设有一层保护外壳，保护外壳使用弹性材料为材质；所述的主控制器使用PLC控制系统或单片机系统。
[0013]进一步的，所述的连接总线使用EtherCAT总线；所述的两个主控制器和若干个I/O控制器之间通过EtherCAT总线连接。
[0014]进一步的，所述模拟控制系统层中的主控制器为任意具有以太网接口的主机，且主控制器的主控芯片与以太网接口之间设置有网络变压器。
[0015]上述控制系统具体的连接方式为:在综采工作面的两端各设置有一个主控制器，分别为主控制器I和主控制器2，每个液压支架上安装一个I/O控制器，每个I/O控制器之间采用带电源电缆连接，电缆线中其中两芯为电源线与共地线，其他为以太网线的信号线，主控制器与I/O控制器之间采用所述的带电源电缆连接，两个主控制器之间也采用所述的带电源电缆连接，构成环网。
[0016]远程控制系统的具体控制方法如下:
[0017](I)在对某支架进行模拟操作时，I/O控制器对操作者的输入指令进行采集，其中，输入的指令实现经过分析和正确的判断，并进行储存，便于后期的分析和再改进，然后进入下一步；
[0018](2)1/0控制器将采集到的控制指令，填充到总线中的超长指令字，经过循环周期，将所述超长指令字发送给主控制器；
[0019](3)主控制器接收到总线上的超长指令后进行协议解析，然后根据协议内容发送相应的控制命令，并将该控制命令填充到总线的超长指令字中；
[0020](4)在一个循环周期内，所述的I/O控制器读取出的超长指令字，获取自身地址与超长指令字中的地址映射关系，当映射关系匹配时，则取对应地址的指令，在上述的循环周期中，可以对点循环，也可以交叉循环；
[0021](5) I/O控制器取出指令后，对指令进行协议解析，然后实时对I/O 口进行操作。
[0022]结合实际的结构，综上所述，本实用新型将实际应用的控制系统在计算机的教学中进行模拟应用，及将传统的分布式液压支架电液控制系统，变成了分面式1/0，集中控制液压支架电液控制系统，降低了控制系统的复杂性，使得液压支架的电液控制系统开发更容易；提高了控制系统的可靠性，整个系统只有主控制器进行控制，I/o控制器只进行实时动作，通信内容的设计更为简单可靠，大大减少了通信错误的机率；进一步，模拟控制系统层中的I/o控制器的个数为液压支架个数的1.5-2倍，进行交叉或者多控制器对液压支架的控制，同时，I/O控制器根据总线的控制指令对电磁阀组进行开合控制，提高控制的精度与复杂性，确保教学的质量和水平；压力传感器、位移传感器和定位传感器的外侧均设有一层保护外壳，保护外壳的材质使用弹性材料为材质，保证教学的器材；所述的主控制器使用PLC控制系统货或单片机系统，提高控制的精度。与此同时，在模拟试验的过程中，及使学生得到了经验，同时在试验中不断的创新和改进，确保了在实际应用中的可靠性，正真做到了寓教于乐，具有广泛的操作价值，值得在计算机的教学中进行推广。
【主权项】
1.一种基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统，包括综采面，液压支柱以及远程模拟控制系统层，其中，综采面与液压支柱均为实验室中模拟的，且与实际操作面功能相同的装置，液压支柱上的不同位置分别设置有压力传感器、位移传感器和定位传感器，所述远程模拟控制系统层包括若干个接口管理器，且接口管理器由电磁阀组、数据采集器以及操作面板组成，且每个接口管理器对应物理层中的一个液压支架；所述模拟控制系统层包括两个主控制器、若干个I/o控制器以及用于传输液压支架超长指令控制字的连接总线，所述的两个主控制器和若干个I/O控制器之间通过连接总线连接； 其特征在于，所述的模拟控制系统层中的I/O控制器的个数为液压支架个数的1.5-2倍，进行交叉或者多控制器对液压支架的控制，同时，I/O控制器根据总线的控制指令对电磁阀组进行开合控制； 所述的压力传感器、位移传感器和定位传感器的外侧均设有一层保护外壳，保护外壳使用弹性材料为材质； 所述的主控制器使用PLC控制系统或单片机系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统，其特征在于，所述的连接总线使用EtherCAT总线；所述的两个主控制器和若干个I/O控制器之间通过EtherCAT总线连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统，其特征在于，所述模拟控制系统层中的主控制器为任意具有以太网接口的主机，且主控制器的主控芯片与以太网接口之间设置有网络变压器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于计算机教学用液压支柱模拟操控系统，在原有结构的基础上，模拟控制系统层中的I/O控制器的个数为液压支架个数的1.5-2倍，进行交叉或者多控制器对液压支架的控制，同时，I/O控制器根据总线的控制指令对电磁阀组进行开合控制；所述的压力传感器、位移传感器和定位传感器的外侧均设有一层保护外壳，保护外壳的材质使用弹性材料为材质；所述的主控制器使用PLC控制系统货或单片机系统。实用新型在计算机教学的过程中对远程控制系统进行模拟，及时发现问题并进行解决，在增强学生实践经验的同时，保证实际应用时系统的可靠性。
【IPC分类】G09B19-00
【公开号】CN204423697
【申请号】CN201420630095
【发明人】王莘, 邹欢, 管毓斌, 龙立焱, 孔令琼, 张刘东, 代启亮, 李艳娟, 杨玲
【申请人】云南农业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年10月29日