专利名称：起重机三维组态仿真控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于起重机控制技术领域，尤其是起重机三维组态仿真控制系统。
背景技术：
由于大型、重型机电设备具有体积庞大、价格昂贵、操作复杂、生产环境恶劣等特 点，随意搬运这样的设备非常困难，而且也不允许随便运行和操作这些设备。这就阻止了工 厂、院校针对大型、重型设备的职业化培训和教育的发展。相应的模拟仿真设备应运而生， 但是现有的模拟仿真技术多数只停留在教学，能够满足客观条件的不足，可以作为实习实 训的基础，易懂容易操作，可变因素少，但是在具体的实际中可变要素多而不容易掌握，存 在模拟教学经验没有办法将许多现实问题解决的局限性。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种起重机三维组态仿真控制系统，以解决现有模拟仿 真系统模拟可变因素少，无法再现现场工况的问题。为实现上述目的，本实用新型的起重机三维组态仿真控制系统技术方案如下该 系统由现场PLC、远程控制室PLC、远程控制室内仿真显示器构成，现场PLC用于与起重机上 的PLC通讯控制连接，远程控制室PLC与现场PLC之间双向通讯连接，远程控制室PLC的组 态显示信号输出与仿真显示器的信号输入端连接。进一步的，所述现场控制室PLC与远程控制室PLC通过双通道光纤双向通讯连接， 所述现场PLC与起重机上的PLC DLINKE通讯连接。进一步的，控制系统还包括控制室内控制器，该控制室内控制器与远程控制室PLC 无线通讯连接。进一步的，控制系统还包括现场摄像头和控制室内监控器，并且通过光纤通讯连接。本实用新型的起重机三维组态仿真控制系统通过远程控制室PLC发出控制信号， 经过现场PLC及起重机上的PLC的传输、处理使起重机动作，并利用起重机的编码器检测起 重机各项数据参数，再将数据参数反馈至远程控制室PLC，经过组态，通过仿真显示器显示 三维仿真画面。本系统利用远程控制技术、PLC控制技术、组态技术和多线程技术把虚拟现 实场景和实时组态监控系统连接在一起，实现了基于hternet的机电设备的三维实时仿 真与控制系统；借助本系统的模块设计和提供的有较高互动性、真实感的三维虚拟空间环 境实现理论教学学习与工厂现场的无缝连接，能够使操作者熟悉设备的结构、性能、特点， 提高操作技能，培训出专业的操作人员；把该系统应用到设备远程控制领域，实现了工厂设 备的远程监控和故障诊断。
图1是本实用新型的系统原理图。
具体实施方式
本实用新型的起重机三维组态仿真控制系统如图1所示，本系统通过视频监控和 动态仿真以及远程控制技术实现在控制室操作远程控制终端的运动过程，并实施监控和仿 真，实现人机信息的交换，给工作人员提供了一个很好的实验平台。起重机三维组态仿真控制系统包括两部分，一部分设于远程控制室，一部分设于 工作现场，远程控制室内设有控制器即特制的遥控器、控制室PLC和仿真显示器，遥控器与 控制室PLC无线通讯连接，控制室PLC中设有遥控器信号接收模块，可接收遥控器通过无线 传输的控制信号，控制室设有wincc组态软件，远程控制室PLC的组态显示信号输出与仿真 显示器的信号输入端连接；工作现场设有起重机和现场控制箱内的现场PLC，控制室PLC与 现场控制箱中均设有以太网交换机、TP-LINK路由器和光电交换器，两者通过光纤双向通讯 连接，起重机的电机上设有编码器，编码器与起重机上PLC有线连接，起重机上PLC与现场 控制箱DLINKE通讯连接；工作现场还设有用于拍摄起重机状态的摄像头，控制室中还设有 监控器，该监控器与摄像头通过光纤连接。在控制室内遥控器发出无线信号，遥控器接收器将信号输入控制室PLC，输出信 号通过以太网交换机、TP-LINKE、光电交换器，通过光纤将信号传输到工作现场，现场控制 箱再将光纤信号转换为电信号并输入到现场控制箱内PLC中，与起重机上的PLC通过无线 DLINK通讯，PLC控制各机构实施电气控制，利用电机上的编码器检测起重机运行电压、电 流、转速、运行位置等各项数据参数，再通过起重机上的PLC和现场PLC反方向将数据传送 到控制室PLC，与Wincc软件组态，通过仿真显示器将组态图像和数据参数通过三维画面展 示，现场摄像头将现场的视频信号通过光纤传输到控制室，转换为电信号后在监控器上通 过视频分配器多角度展示现场工作状态。采用工控机配合Wincc组态软件，通过光纤传输，由现场PLC和控制室PLC组成工 业以太网，通过有线传输、无线桥接等技术，实现对起重机的远程控制，配有远程监控视频， 在控制室通过操作遥控器即可清楚的看到行车的运行情况，行车各机构齿轮变速器上分别 连接一个光电编码器进行位置的检测和反馈，给系统提供位置反馈，并可通过动态模拟仿 真展示画面看到起重机运行时的同步数据参数。利用Wincc组态技术设计出远程现场实物模型，利用通信技术在控制室发送控制 信号控制远程终端实物设备，并从终端设备返回现场数据控制仿真模型；控制系统利用控 制室PLC接收现场数据经过计算处理，再通过和Wincc的通讯控制实物模型的运动，真实的 反应现场设备的运动过程。在控制室通过监控画面可以清楚看到现场的工作状况，利用遥控器能够方便安全 的实施操作，仿真画面不仅能够实现与真实起重机同步运行，而且具体的运行状态数据参 数也是通过仿真画面展示，能够更加准确反映细微数据变化，指导操作者及时准确作出操 作命令。该系统下现场起重机的操作方式只能在远距离利用无线或有线两种模式，来改变 起重机运行状态，因此不会出现运行状态突然的改变。本系统具有以下特点(1)真实性[0019]在视觉效果上，提供了一个具有真实感的三维虚拟仿真环境，虚拟仿真再现了现 场设备各个零部件的物理结构、空间位置、几何尺寸和运动状况。(2)交互性人机界面具有较强的交互性，可以通过鼠标、键盘和遥控器把控制信息传递给现 场设备，同样现场设备的真实状况也可以通过图形图像呈现给操作者，并把现场数据传送 给控制系统来控制仿真系统的运动过程。(3)先进性将PLC编程技术、多种高级语言编程技术、组态软件技术和通信技术相结合，实现 了三维仿真和监控技术的突破。(4)安全性无需亲临现场就可以实时监控实际设备运行状态、无安全隐患。
权利要求1.一种起重机三维组态仿真控制系统，其特征在于该系统由现场PLC、远程控制室 PLC、远程控制室内仿真显示器构成，现场PLC用于与起重机上的PLC通讯控制连接，远程控 制室PLC与现场PLC之间双向通讯连接，远程控制室PLC的组态显示信号输出与仿真显示 器的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的起重机三维组态仿真控制系统，其特征在于所述现场控制 室PLC与远程控制室PLC通过双通道光纤双向通讯连接，所述现场PLC与起重机上的PLC DLINKE通讯连接。
3.根据权利要求1所述的起重机三维组态仿真控制系统，其特征在于控制系统还包 括控制室内控制器，该控制室内控制器与远程控制室PLC无线通讯连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的起重机三维组态仿真控制系统，其特征在于 控制系统还包括现场摄像头和控制室内监控器，并且通过光纤通讯连接。
专利摘要本实用新型涉及起重机三维组态仿真控制系统，该系统由现场PLC、远程控制室PLC、远程控制室内仿真显示器构成，现场PLC用于与起重机上的PLC通讯控制连接，远程控制室PLC与现场PLC之间双向通讯连接，远程控制室PLC的组态显示信号输出与仿真显示器的信号输入端连接；借助本系统的模块设计和提供的有较高互动性、真实感的三维虚拟空间环境，实现理论教学学习与工厂现场的无缝连接，能够使操作者熟悉设备的结构、性能、特点，提高操作技能，培训出专业的操作人员；把该系统应用到设备远程控制领域，实现了工厂设备的远程监控和故障诊断。
文档编号B66C13/48GK201864485SQ201020604339
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者孙明尧, 徐之福, 秦英奕, 聂福全, 韩俊峰 申请人:卫华集团有限公司