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双PLC协同的机电设备维修实训台设计

某型装备作为一种典型的新型机电设备,由底盘车、控制系统、供电系统、机械系统和发射装填系统等机电部件组成,全车具有高度的自动化、信息化和集成化。该设备工作原理、组成结构复杂,在训练、演示和维修过程中,经常会出现各种各样的故障,如发射操作装置失灵、机械装置不动作、检测信息无显示或示值异常、定位定向系统工作异常、液压系统工作异常等,导致这些故障的原因很多且故障现象与故障原理之间的逻辑关系具有模糊性和非线性。因此,如何判断该装备各种总成或系统的工作状态,以及在出现故障后进行诊断和维修,是使用单位所面临的一个难题。本文在分析该装备工作原理、结构组成和故障机理的基础上,提出维修实训台的研制思路,设计了硬件与软件技术方案并完成了实训台的

研制。

1 某型装备工作装置的工作原理分析

某型机电设备上装部分主要由发射装置、装填装置和控制系统等组成。其中发射装置包括定向器、摇架、回转机、电动高低机、电动方向机、手摇传动装置和千斤顶等,装填装置包括压弹装置、弹架、弹架固定器和升起装置等,控制系统包括液压系统、发火系统和自动控制系统等。某型机电设备进行布雷作业时,首先应进行发射前准备工作,使装备进入发射阵地、操作支撑千斤顶使装备处于发射准备状态,然后与指挥车的指控系统建立通信联系、完成定位定向设置、进行数据上报和接收目标信息;

在完成发射装备工作后,通过控制系统,使得发射架解脱,启动高低、方向电机扩大机,通过调炮

机构完成自动或半自动调炮到位;最后装定发火操作,主要内容是电子引信的装定与检测、地雷自毁时间装定与检测、发火设定、发射操作以及装配药盘引信的布雷弹发射操作[1]

该装备完成上述任务,需由各个系统协同工作方能顺利完成。其中起主要作用的控制系统、装填系统和发射系统部件包括主控计算机、发火仪、定位定向装置、PLC 控制箱、高低扩大机和高低电机、方向扩大机和方向电机、高低与方位角测量传感器等。这些机构在控制系统的管理下,依照既定的逻辑顺序,通过电动执行机构和液压执行机构完成布雷作业。

工作装置的故障设置与模拟功能用于上装电控系统、操作机构、发射装置和其他部分的故障现象与特点,并提供灵活的故障设置、故障现象与原因追踪、故障的仿真与排除等功能。由于某型机电设备的操纵机构既有手动机构,同时操作机构又设置了电控元器件和键盘式交互元件,而其工作装置又包含机械、液压、电气、气动等多种系统的控制元件和执行机构,故障种类和分布范围广,逻辑复杂难以模拟。因此,采用双 PLC 协同、计算机虚拟场景演示、操控面板辅助等手段,以实现故障模拟、灵活设置、指导排除和智能教学等功能。

仿实装操作与虚拟场景同步功能主要用于该装备仿真实装操作机构与布雷过程的虚拟演示场景之间的同步,通过主控计算机、显控台、操作装置、三维虚拟场景模拟软件等共同完成某型机电设备全部作业的仿实装操作和全过程的虚拟演示,为受训人员提供了全套的虚拟仿真操作、维修与故障排除环境。
维修训练平台采用双 PLC 协同系统构成控制核心,外围电路包括模拟手动部件、显控台、操作面板测点、电机控制模块、模拟液压阀组箱、主控计算机、视景计算机、箱体及信息电缆等组成。维修训练平台的三维虚拟维修软件运行于视景计算机中,通过串行总线与双 PLC 实现信息交互,以及虚拟场景与实际操作的动作联动与同步。