[发明专利]一种虚实结合的起重机电控模拟系统

说明书

本发明涉及一种虚实结合的起重机电控模拟系统，主要由实体电路、虚拟电路、交互系统组成，实体电路主要是模拟实际的机构而设置的一路实体电路，主要功用是负责再现仿真训练器中被模拟的起重机某一机构应有的电气动作；加强学员的感性认识。虚拟电路主要由通过PC软件模拟的电路和模拟的仪表显示屏以及相关的电器柜服务器组成，虚拟电路主要是作为实体电路的补充，减少布置实体电路所需要的成本，降低故障率，并且通过虚拟电路模拟出相应的电气动作，给予学员操作应得到的反馈。交互系统包括教师端控制系统、电气故障设置系统和实体联动台以及虚拟视景系统。实现一机多用、降低模拟设备成本、更新升级便捷，增强学员感性认识的目的。

技术领域

本发明涉及起重机操作维修领域的培训教学技术领域，具体涉及一种虚实结合的起重机电控模拟系统。

背景技术

随着虚拟现实技术、计算机仿真技术、传感器技术、多媒体技术、自动化技术的发展，起重机操作维修综合仿真训练系统应运而生。起重机电控模拟系统作为起重机综合仿真系统的重要部分，直接决定仿真训练效果。它是对实际的起重机电控系统进行模拟，以利于受训者掌握PLC、变频器、电动机、联动台等诸多电气控制元件如何构成一个完整的电气控系统以及它如何与起重机的运行工况相协调，如何调试、查找和排除电气故障等。最初的起重机电控模拟系统采用了小比例模型的思路，即完全对应实机采用多路实体电路进行仿真。这种方式，有利于增强受训者的感性认识，但是占用场地设施多，成本较高，且系统不易更新升级。随着软件技术的发展，电气柜及各种电气元件可以用3D模型取代，电气元件的状态变化的内在逻辑也可以用软件实现，因而模拟用的实物电气系统也可以软件化，从而构成完全软件化的电控模拟系统，以节约场地和成本，并便于系统更新升级，但也存在明显的不足之处：缺少了增强感性认识的环节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种虚实结合的起重机电控模拟系统，实现一机多用、降低模拟设备成本、增强学员感性认识的目的。

本发明的基本原理是，考察实际起重机电气控制系统，其重要特点是系统可以视为由多个相互独立的回路组成，每个回路的电气工作原理和元件组成几乎相同，都是根据联动台的操纵信号，送入PLC处理后，给变频器发出控制指令，最终由变频器驱动电动机完成使相关机构正确运转的功能。因此，我们可以在完全软件化的电控模拟系统的基础上，采用虚实结合的方法，将其中的某一路保留由实物电气元件组成，让受训者从这一路实物子系统中获得应有的感性认识，其他各路则采用虚拟的软件化的方式实现。

本发明解决上述问题所采用的具体技术方案为：一种虚实结合的起重机电控模拟系统，主要由三部分组成：实体电路部分、虚拟电路部分、交互系统部分，

所述的实体电路部分，主要是模拟实际的机构而设置的一路实体电路，由真实的电动机、变频器、PLC系统及相关的继电器组成，其主要功用是负责再现仿真训练器中被模拟的起重机某一机构应有的电气动作；加强学员的感性认识。

所述的虚拟电路部分，主要由通过PC软件模拟的电路和模拟的仪表显示屏以及相关的电器柜服务器组成，虚拟电路主要是作为实体电路的补充，减少布置实体电路所需要的成本，降低故障率，并且通过虚拟电路模拟出相应的电气动作，给予学员操作应得到的反馈；所述PC软件模拟的电路是在软件中实现相应的电气逻辑，将其他机构的电气动作转换成相应的电信号输送到已有的实体电路中，并给出实际的电气动作；模拟的仪表显示屏是显示出仿真训练器运行的仿真参数；如速度、位移等相关量。电器柜服务器主要是与其他系统进行通讯。