沉积模拟实验平台控制系统的技术方案

本发明专利技术涉及沉积模拟实验平台控制系统的

【技术实现步骤摘要】
沉积模拟实验平台控制系统的PLC控制方法及架构


[0001]本专利技术涉及
PLC
的控制方法和系统架构，具体是沉积模拟实验平台控制系统的
PLC
控制方法及架构
。

技术介绍

[0002]沉积模拟实验平台是用于探讨沉积学理论及应用的实验装备
。
在沉积模拟实验过程中，研究人员能通过构建不同的沉积模型，模拟自然界的各种沉积现象，研究沉积过程响应特性及其机制，从而有效推动沉积学的理论发展
。
同时通过构建滑坡地形
、
感测沉积物发育演化的过程，能有效的预防山体滑坡
、
泥石流等地质灾害，具有很好的现实应用
。
[0003]目前的沉积模拟实验构造地形大都是基于活动底板，为了保证实验结果的准确性与可靠性，沉积模拟实验必须遵循几何相似
、
运动相似
、
动力相似的相似理论，这要求活动底板的控制系统要具有极高的准确性与及时性
。
[0004]沉积模拟实验平台控制系统在设计过程中，需要根据机械装置的特性和实验环境条件完成对电机
、
驱动器和控制器的选型，并为提高活动底板控制系统的稳定性和抗干扰性，分析研究多电机同步控制策略及算法，同时需要设计界面简洁
、
功能丰富的远程监控软件来给用户使用
。
[0005]沉积模拟实验平台的控制设备一般安装在潮湿的地下室，因此电机与线缆要求能够适应地下室的阴冷环境，同时电机需要在低速下能够输出稳定的转矩，且能测量出电机低速下的实时速度
。
沉积模拟实验平台控制系统要求控制精度高，各定位轴之间同步性好，且具有较好的实时性，能够及时读取各定位轴的速度与位置，并且要安全可靠
。
传统的沉积模拟实验平台的活动底板的数量较少，需要控制的电机数较少，而且使用的大多数是一些步进电机，控制精度不够，同步协调性较差，不能够在设备运行前进行模拟仿真，安全性不足
。
并且运行距离较短
、
沉积物的质量较轻，导致地质构型相对简单，不能够满足越来越复杂的沉积学研究
。
同时，传统的沉积模拟试验平台用户操作不够简便，操作较为复杂
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种沉积模拟实验平台控制系统的
PLC
控制方法及架构，以对活动底板进行精确控制，提高实验结果的准确性与可靠性，并且在设备运行前能够进行模拟仿真，提高实验和设备的安全性
。
[0007]本专利技术沉积模拟实验平台控制系统的
PLC
控制方法，包括：位置校准
、
上电初始化
、
系统定位
、
以及故障检测；
[0008]步骤包括：
[0009]位置校准：
[0010]步骤1：通过
PLC
设置沉积模拟实验平台中所有活动底板的板面姿态呈水平，且所有活动底板的升降设备的机械零点与工艺零点相匹配，使所有活动底板处于同一零点高度；
[0011]上电初始化：
[0012]步骤2：每次
PLC
重新上电后，调用上电初始化程序将
PLC(
可编程逻辑控制器
)
中的数据库数据
、
计数器和计时器的记录清除，并重置逻辑判断的标志位，然后判断是否有未决的故障，若有，则解决未决故障，若没有，则将所有所述升降设备的定位轴的设定速度设为0，还将所有定位轴的设定位置设置为各定位轴的当前位置，避免
PLC
重启后误操作；
[0013]系统定位：
[0014]步骤3：用户通过姿态数据库中保存的模拟姿态图选择对应的实验姿态；
[0015]步骤4：用户判断数据库中是否存在所需的活动底板实验姿态；若存在，执行步骤6，否则执行步骤5；
[0016]步骤5：用户通过上位机软件手动设置所有所述定位轴对应的设定位置，以及所有定位轴运行的最大速度；
[0017]步骤6：通过活动底板实验姿态中各定位轴的设定位置，或用户设定的定位轴的设定位置，结合设置的定位轴运行的最大速度进行
MCD
仿真
(
西门子系统下的一种
3D
模型运动仿真
)
；
[0018]步骤7：判断包括步骤1～步骤6的准备工作是否完成，是否允许启动运行沉积模拟实验平台；若是，执行步骤8，否则执行步骤
18
；
[0019]步骤8：
PLC
接收上位机发出的各定位轴设定位置以及最大速度的指令；
[0020]步骤9：
PLC
将设定位置与实际位置差距最大的定位轴的运行速度设置为最大速度，其余各定位轴的运行速度由最大速度乘以设定位置与实际位置之间位置差的比例；
[0021]步骤
10
：所有定位轴根据
PLC
的控制信号，以对应的速度运行到对应的设定位置；
[0022]故障检测：
[0023]步骤
11
：当
PLC
检测到停止信号后，判断是否存在硬件故障；若是，则执行步骤
12
，否则执行步骤
13
；
[0024]步骤
12
：
PLC
向上位机发出硬件报警信号，说明哪根定位轴存在硬件故障，并执行步骤
17
；
[0025]步骤
13
：判断停止原因是否是位置异常；若是，则执行步骤
14
，否则执行步骤
15
；
[0026]步骤
14
：
PLC
向上位机发出软件报警信号，说明哪根定位轴存在软件故障，并执行步骤
17
；
[0027]步骤
15
：判断停止原因是否是所有定位轴都到达了设定的位置，以及系统定位是否完成，并是否需要置位定位完成标志位，若是，则执行步骤
16
，否则执行步骤
11
；
[0028]步骤
16
：各定位轴都到达了所需的位置，系统定位完成，更新姿态数据库，保留当前姿态信息供之后使用；
[0029]步骤
17
：所有定位轴立即停止运行；
[0030]步骤
18
：结束
。
[0031]通过本专利技术的上述方法，能够同时控制至少
20
块活动底板和对应的
80
根定位轴同步运动，模拟地质中的单断陷
、
双断陷
、
坳陷
、
隆起
、
倾斜等姿态，能够对每根定位轴的运动状况及幅度进行核实，并具有快速回归零位
、
安全报本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
沉积模拟实验平台控制系统的
PLC
控制方法，其特征包括：位置校准
、
上电初始化
、
系统定位
、
以及故障检测；步骤包括：位置校准：步骤1：通过
PLC
设置沉积模拟实验平台中所有活动底板的板面姿态呈水平，且所有活动底板的升降设备的机械零点与工艺零点相匹配，使所有活动底板处于同一零点高度；上电初始化：步骤2：每次
PLC
重新上电后，调用上电初始化程序将
PLC
中的数据库数据
、
计数器和计时器的记录清除，并重置逻辑判断的标志位，然后判断是否有未决的故障，若有，则解决未决故障，若没有，则将所有所述升降设备的定位轴的设定速度设为0，还将所有定位轴的设定位置设置为各定位轴的当前位置，避免
PLC
重启后误操作；系统定位：步骤3：用户通过姿态数据库中保存的模拟姿态图选择对应的实验姿态；步骤4：用户判断数据库中是否存在所需的活动底板实验姿态；若存在，执行步骤6，否则执行步骤5；步骤5：用户通过上位机软件手动设置所有所述定位轴对应的设定位置，以及所有定位轴运行的最大速度；步骤6：通过活动底板实验姿态中各定位轴的设定位置，或用户设定的定位轴的设定位置，结合设置的定位轴运行的最大速度进行
MCD
仿真；步骤7：判断包括步骤1～步骤6的准备工作是否完成，是否允许启动运行沉积模拟实验平台；若是，执行步骤8，否则执行步骤
18
；步骤8：
PLC
接收上位机发出的各定位轴设定位置以及最大速度的指令；步骤9：
PLC
将设定位置与实际位置差距最大的定位轴的运行速度设置为最大速度，其余各定位轴的运行速度由最大速度乘以设定位置与实际位置之间位置差的比例；步骤
10
：所有定位轴根据
PLC
的控制信号，以对应的速度运行到对应的设定位置；故障检测：步骤
11
：当
PLC
检测到停止信号后，判断是否存在硬件故障；若是，则执行步骤
12
，否则执行步骤
13
；步骤
12
：
PLC
向上位机发出硬件报警信号，说明哪根定位轴存在硬件故障，并执行步骤
17
；步骤
13
：判断停止原因是否是位置异常；若是，则执行步骤
14
，否则执行步骤
15
；步骤
14
：
PLC
向上位机发出软件报警信号，说明哪根定位轴存在软件故障，并执行步骤
17
；步骤
15
：判断停止原因是否是所有定位轴都到达了设定的位置，以及系统定位是否完成，并是否需要置位定位完成标志位，若是，则执行步骤
16
，否则执行步骤
11
；步骤
16
：各定位轴都到达了所需的位置，系统定位完成，更新姿态数据库，保留当前姿态信息供之后使用；步骤
17
：所有定位轴立即停止运行；步骤
18
：结束
。
2.
如权利要求1所述沉积模拟实验平台控制系统的
PLC
控制方法，其特征为：步骤1中对位置校准的步骤包括：步骤
101
：所述
PLC
判断是否接收到单轴调整信号，若是，则根据所述单轴调整信号控制对应的定位轴进行
+
或
‑
的点动运行，否则执行步骤
102
；步骤<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡光明，刘忠保，邵燕林，罗进雄，周永乾，张春生，魏薇，尚成，易雪斐，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：