一种大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统，主要包括控制模块、通讯模块、输出模块和检测模块。控制模块包括限位开关、手动输入按钮、控制主机PLC；通讯模块包括USB接口、RS-232通讯扩充卡、触摸屏、PC；输出模块包括伺服驱动电路、伺服电机、编码器、框架系统和故障报警电路；检测模块包括位移传感器、倾角传感器。本控制系统采用全数字自动控制与手动控制相结合的混合控制方案，以PLC为核心进行位置控制，利用PLC内置的位置控制软、硬件功能，根据任务类型由PLC输出不同的高速脉冲串，控制伺服电机带动框架完成相应的运动以实现设备高度和水平姿态的调整，并能在触摸屏上实现参数输入和状态实时显示。
【技术实现步骤摘要】
一种大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统
一种大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统，通过触摸屏和手动控制按钮对设备装配调试用多功能调试台的高度、姿态进行混合控制，并实时显示其输出数值。能够实现控制参数在线监控，并且能在线修改关键控制变量值，适用于负载为体积和重量都较大的大型设备的高精度伺服机构控制系统。
技术介绍
多功能调试台主要用于机器人作战平台等大型设备的各种组装和调试实验，包括机器人作战平台空载测试时的履带悬空姿态，极限位置时机器人状态反馈等等。多功能调试台由调试台台体、辅助安装移动平台和调试台控制柜组成。其中，调试台台体由升降框架和两轴姿态调整装置两部分组成。在电动机带动下可在运动范围内连续调整调试台台体的高度及水平姿态，继而进行机器人平台等设备的装配、调试与性能测试。现有的调试台控制系统一般适用于负载为小型设备的装配与调试，且控制方式较为单一，当设备的体积和重量都比较大时，装配调试过程中高度、姿态到位后由于本身自重下滑会影响位置控制精度。为了提高系统的控制精度和使用方便，需要设计专用于大型设备装配调试用多功能调试台的混合控制系统。在线修改控制变量值是设计控制系统的重要环节，其作用在于能根据当前设备的工作状态，及时调整和修改基本的控制参数，更加方便进行含有不同控制参数的实验，并且增强控制系统的稳定性。现有的控制系统设计没有提出一套对控制过程中的参数量进行在线调试和修改的完整解决方案。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有的调试台控制系统当装配和调试大型设备时定位稳定性变差和控制方式单一的缺点，提供一种集控制、数据显示和在线监控于一体的高精度大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统。本专利技术的技术解决方案是:大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统，由控制模块、通讯模块、输出模块、检测模块四个模块构成，其中，控制模块包括PLC、手动控制按钮、限位开关；通讯模块包括RS-232通讯扩充卡、PC、USB接口电路、触摸屏；输出模块包括伺服驱动电路、伺服电机、编码器、框架系统和故障报警电路；检测模块包括倾角传感器、位移传感器:(a)控制模块:PLC与触摸屏通过USB接口电路连接，交换控制过程中的数据参量，与PC通过RS-232通讯扩充卡连接，将控制算法程序从PC下载到PLC，将输出数据串行发送到PC并保存。PLC接收外部限位开关量、手动控制量并做出相应动作。PLC接收检测模块位移传感器和框架倾角传感器的值，同时向伺服驱动器发送电机转动的脉冲控制量。(b)通讯模块:PLC通讯接口通过双向工作的总线、USB接口电路和RS-232实现与触摸屏、PC之间的数据交换；(c)输出模块:PLC通过输出接口向伺服驱动电路发送电机转动的脉冲控制量，控制伺服电机转动的速度和方向，伺服电机通过自身编码器向伺服驱动电路反馈信息进行闭环控制，同时带动框架系统完成相应的动作，实现框架高度和水平姿态的高精度调整。当系统出现故障时，PLC向故障报警电路输出警报信号；(d)检测模块:PLC通过模拟量输入模块接口接收倾角传感器信号和位移传感器信号，作为位置闭环控制的参考量。所述的大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统中，触摸屏作为控制信号输入与状态量显示部件，操作简单、使用可靠，所述的手动控制按钮用于手工点动控制，从而与触摸屏共同实现手动控制与全数字自动控制相结合的混合控制方案。所述的大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统中，伺服电机带自锁功能，能够克服体积大、重量大的设备装配调试过程中高度、姿态到位后由于本身自重下滑而影响位置控制精度的缺点，提高了系统的控制精度。所述的大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统中，RS-232通讯扩充卡与PC之间通过串口线或USB线连接，接收PLC采集来的数据，将数据以串行方式转发到PC中，提高了信号传输的可靠性。本专利技术的原理是:本控制系统通过控制模块、通讯模块、输出模块、检测模块实现了基本控制功能。如说明书附图2，为本控制系统的原理框图，其中，PLC为控制系统的核心，接收来自于框架系统位移传感器的位移信号和倾角传感器的倾角信号，形成控制闭环，同时向伺服驱动器发送电机转动的脉冲控制量以控制框架的位置和速度。本控制系统利用控制主机PLC和触摸屏实现数据显示和监控、控制参数在线修改等功能。利用PC和RS-232通讯扩充卡，通过编写串口协议实现数据采集和保存，通过对数据和地址的匹配校验，保证数据传送的可靠性。本专利技术的方案与现有方案相比，主要优点在于:(I)系统采用触摸屏作为控制信号输入与状态量显示部件，操作简单、使用可靠；(2)采用手工点动控制信号与数字量自动控制相结合的混合控制方式，实用性强；(3)采用PLC位置控制功能+伺服电机的常用定位方式，技术成熟、可靠性强、灵活性高；(4)通过采用带断电抱闸功能的伺服电机，提高系统的定位精度和稳定性，确保系统的安全和可靠性，尤其适用于体积和重量都比较大型的设备装配与调试用多功能调试台的控制；(5)本专利技术利用一套系统实现调试台的控制、数据显示与采集、在线监控于一体，省掉了外围数据采集设备等，成本低、使用方便。总之，本专利技术的这种控制系统更加集成化，实现了多功能调试台的全数字自动化控制与手动控制相结合。本专利技术的控制方式扩展了系统的性能，能可靠的接收并显示框架控制系统的运动状态信息，提高了多功能调试台控制系统的精度。【附图说明】图1为本专利技术的结构组成框图；图2为本专利技术的控制原理框图；图3为本专利技术触摸屏主菜单设计画面；图4为本专利技术触摸屏复位设置设计画面图5为本专利技术的总体控制流程图；图6为本专利技术的框架升降控制流程图；图7为本专利技术的框架旋转控制流程图。【具体实施方式】如图1所示，本专利技术大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统，由控制模块(a)、通讯模块(b)、输出模块(C)、检测模块(d)四个模块构成，其中，控制模块(a)包括PLC(l)、手动控制按钮(6)、限位开关(7);通讯模块(b)包括RS-232通讯扩充卡(2)、PC(3)、USB接口电路(5)、触摸屏(4);输出模块(c)包括伺服驱动电路(8)、伺服电机(9)、编码器(10)、框架系统(11)和故障报警电路(14);检测模块包括倾角传感器(12)、位移传感器(13)。其中，PLC(I)为16点输入16点输出的台湾丰炜VB1-32MT-D型PLC主机、8点DC24V输入扩充模块VB-8X和4点12bits模拟量输入模块VB-4AD ;触摸屏(4)为海泰克数控装置HITECH-PWS5610T-SA ;伺服电机(9)为带刹车的台湾东元伺服电机TSB13102B ；相应的伺服驱动电路(8)为台湾东元伺服驱动器TSTE30C;倾角传感器(12)为西安精准PM-TSI1-D型双轴倾角传感器；位移传感器(13)为LXW-5I⑶2000型精密拉线位移传感器。PLC(I)与触摸屏⑷通过USB接口电路(5)连接，交换控制过程中的数据参量，与PC(3)通过RS-232通讯扩充卡(2)连接，将控制算法程序从PC下载到PLC，将输出数据串行发送到PC并保存。PLC(I)接收外部限位开关量(7)、手动控制量(6)并做出相应动作。PLC(I)接收检测模块位移传感器(13)和框架倾角传感器(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统，其特征在于：由控制模块(a)、通讯模块(b)、输出模块(c)、检测模块(d)四个模块构成，其中，控制模块(a)包括PLC(1)、手动控制按钮(6)、限位开关(7)；通讯模块(b)包括RS‑232通讯扩充卡(2)、PC(3)、USB接口电路(5)、触摸屏(4)；输出模块(c)包括伺服驱动电路(8)、伺服电机(9)、编码器(10)、框架系统(11)和故障报警电路(14)；检测模块包括倾角传感器(12)、位移传感器(13)：(a)控制模块：PLC(1)与触摸屏(4)通过USB接口电路(5)连接，交换控制过程中的数据参量，与PC(3)通过RS‑232通讯扩充卡(2)连接，将控制算法程序从PC(3)下载到PLC(1)，将输出数据串行发送到PC(3)并保存。PLC(1)接收外部限位开关量(7)、手动控制量(6)并做出相应动作。PLC(1)接收检测模块位移传感器(13)和框架倾角传感器(12)的值，同时向伺服驱动器(8)发送电机转动的脉冲控制量；(b)通讯模块：PLC(1)通讯接口通过双向工作的总线、USB接口电路(5)和RS‑232(2)实现与触摸屏(4)、PC(3)之间的数据传送；(c)输出模块：PLC(1)通过输出接口向伺服驱动电路(8)发送电机转动的脉冲控制量，控制伺服电机(9)转动的速度和方向，伺服电机(9)通过自身编码器(10)向伺服驱动电路(8)反馈信息进行闭环控制，同时带动框架系统(11)完成相应的动作，实现框架高度和水平姿态的高精度调整。当系统出现故障时，PLC(1)向故障报警电路(14)输出警报信号；(d)检测模块：PLC(1)通过模拟量输入模块接口接收倾角传感器(12)信号和位移传感器(13)信号，作为位置闭环控制的参考量。...
【技术特征摘要】
1.一种大型设备装配调试用多功能调试台混合控制系统，其特征在于:由控制模块(a)、通讯模块(b)、输出模块(C)、检测模块(d)四个模块构成，其中，控制模块(a)包括PLC(I)、手动控制按钮(6)、限位开关(7);通讯模块(b)包括RS-232通讯扩充卡(2)、PC(3)、USB接口电路(5)、触摸屏(4);输出模块(c)包括伺服驱动电路(8)、伺服电机(9)、编码器(10)、框架系统(11)和故障报警电路(14);检测模块包括倾角传感器(12)、位移传感器(13): (a)控制模块:PLC⑴与触摸屏⑷通过USB接口电路(5)连接，交换控制过程中的数据参量，与PC(3)通过RS-232通讯扩充卡(2)连接，将控制算法程序从PC(3)下载到PLC(I)，将输出数据串行发送到PC(3)并保存。PLC(I)接收外部限位开关量(7)、手动控制量(6)并做出相应动作。PLC(I)接收检测模块位移传感器(13)和框架倾角传感器(12)的值，同时向伺服驱动器(8)发送电机转动的脉冲控制量； (b)通讯模块:PLC(I)通讯接口通过双向工作的总线、USB接口电路(5)和RS-232(2)实现与触摸屏(4)、PC(3)之间的数据传送； (c)输出模块:PLC⑴通过输出接口向伺服驱动电路⑶发送电机转动的脉冲控制量，控制伺服电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：张延顺，刘姗姗，李春雨，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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