【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种航空航天非标机电装备通用控制平台及开发方法，属于工业自动化控制领域。
技术介绍
1、近年来，围绕火箭、导弹型号科研生产对自动化制造加工的需求，开发了各种工艺需求下的非标自动化机电装备，其中包括宇航壁板自动铣切装备、宇航贮箱自动翻转装备、舱体压铆机装备、筒弹自动装填装备，舱体立筒切割装备、x射线检测装备等，目前该类机电装备控制系统与数据采集软件均为针对非标定制开发，存在工作量较大、装备控制设计周期长、设计规范不统一、装备维护难度大等问题。
2、公开号为cn102231075a专利技术专利为一种电力测控装置通用平台及控制方法，属于电力监控装备领域。适用于电力、交通、能源等行业的电气量自动化检测和控制。包括硬件部分和控制软件。可满足于电力系统监控产品的快速开发和集成。该平台中央处理模块采用具有数字信号处理dsp能力和丰富的外围接口的高速集成中央处理器cpu，但无法满足工控领域下非标机电装备的通用控制及数据采集，且该平台不涉及上位机操作界面开发。
3、公开号为cn101216371a的专利技术专利为一种发动机控制模块环境耐久度测试通用平台及测试方法，其中包括工业控制计算机、信号发生子系统、状态监测子系统、模拟负载子系统箱、环境试验箱、应用软件和数据库管理系统等。可满足在特定条件下在线检测pcm运行状态，利用可靠性评价专家系统对pcm的耐久性作出评估。该公开的专利技术，存在无法控制非标机电装备中的伺服电机且应用领域也不相关。
技术实现思路
1、针对目
2、本专利技术的一种航空航天非标机电装备通用控制平台，包括硬件层、应用层、通讯层和可视化管理层；
3、硬件层为非标机电装备控制系统各设备器件的控制、通讯以及可视化管理层的信息交互提供开发基础；
4、应用层用于实现非标机电装备控制系统的快速调用；
5、硬件层和应用层在倍福twincat3开发环境中集成；
6、通讯层采用ads通讯协议完成硬件层与可视化管理层的信息交互；
7、可视化管理层为基于pc机和qt软件开发的系统可视化控制平台，用于为非标机电装备提供一个显示操作平台，实现人机交互，完成对非标机电装备的控制及使用。
8、作为优选，硬件层包括倍福嵌入式pc模块、倍福软plc、总线模块和接口模块；
9、ethercat总线模块、profinet总线模块、数字量io模块、模拟量输入模块、串口通讯模块、脉冲pto输出模块、模拟量输出模块；
10、倍福软plc作为控制核心，通过倍福twincat3开发环境，将嵌入式pc模块转换为一个带软plc、ptp、总线接口的实时控制系统，且支持多种编程语言；
11、总线模块，用于实现基于总线的伺服运动控制功能，以分布式网络通讯节点方式，组建网络拓扑结构，实现多轴伺服系统的链式运动控制；
12、接口模块，用于实现对第三方设备的通讯、数据参数采集、控制的功能。
13、作为优选，总线模块包括ethercat总线模块和profinet总线模块。
14、作为优选，接口模块包括脉冲pto输出模块、数字量io模块、模拟量输入模块、串口通讯模块、脉冲pto输出模块、模拟量输出模块，其中脉冲pto输出模块用于通过搭建与控制器为中心的星型结构，实现对不支持总线控制的伺服驱动电机的控制。
15、作为优选，应用层包括数字量采集功能块、模拟量采集功能块、profinet总线伺服电机控制功能块、ethercat总线伺服电机控制功能块、脉冲伺服电机控制功能块、多轴插补运动控制功能块、双轴龙门同步控制功能块、pid控制功能块和串口通讯功能块。
16、作为优选，应用层是根据航空航天领域非标机电装备中常用的控制需求完成功能块的开发与集成，然后封存到基于twincat3开发环境下的倍福软plc中。
17、作为优选，ads通讯协议搭建在qt软件中，通过调用tc接口、ads接口、dll接口完成twincat路由器的capi接口与其他ads接口设备进行连接；基于硬件层的嵌入式pc模块配置相对应的通讯参数，然后经过连接变量、刷新数据、释放数据、释放到变量的连接以及断开连接，实现信息交互与控制。
18、作为优选，可视化管理层用于实现人机交互协作、用户权限、状态显示、数据采集、装备控制、故障报警、信息管理和接口通讯的功能。
19、本专利技术还提供航空航天非标机电装备通用控制平台的开发方法，包括：
20、步骤1、根据工艺技术要求确定非标机电装备的功能需求；
21、步骤2、通过硬件层完成具体机电装备的硬件连接，完成第三方设备参数配置及设置；
22、步骤3、启动通用控制平台，自动运行引导程序，初始化机电硬件设备，并对出现异常情况进行报错；
23、步骤4、进入twincat3开发环境下根据选定的非标机电装备的功能需求对应用层中的功能模块进行调用选配；
24、步骤5、完成功能调用后，初始化控制台程序、模块程序；
25、步骤6、进入可视化管理层，加载用户主进程，读取配置文件，进行平台初始化，参数库更新和系统维护；
26、步骤7、启动通用控制平台与非标机电装备，实现非标机电装备控制系统中各种设备的控制与数据采集。
27、本专利技术的有益效果，嵌入式pc模块的应用可以降低程序的复杂度，缩短开发周期。可将数据与应用功能分离；对底层资源和数据进行归类、封装，应用功能通过capi接口访问数据，实现了通用平台设计的层次化、模块化；能够动态调用、删除应用功能块，可对控制系统进行裁减和扩展新的应用功能。本专利技术针对航空航天非标机电装备的功能特点，提出了一种航空航天非标机电装备通用控制平台及控制系统快速开发方法，在平台上设计了硬件层、应用层、通讯层、可视化管理层四层架构，构建了非标机电装备控制系统模型。明确了通用设计平台的需求及目标功能。本专利技术基于pc机和qt软件开发了通用设计平台的可视化管理层，采用信号槽机制和面对对象的编程思想，提高了通用平台的界面友好性，简化了操作过程。针对航空航天领域的非标机电装备，突破装备通用控制平台总体开发技术，开发了通用运动控制模块，pid控制功能模块、串口通讯功能模块，通用总线通讯控制块模块等。形成一种机电装备通用控制与数据采集平台，解决了非标机电装备控制设计周期长、设计规范不统一、装备维护难度大等问题，实现了快速设计、模块替换、迭代开发、易于维护的技术效果，形成了一种非标机电装备平台化设计开发模式，本专利技术适用于航空航天领域下的非标机电装备控制系统的快速开发与通用控制。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述通用控制平台包括硬件层、应用层、通讯层和可视化管理层；
2.根据权利要求1所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述硬件层包括倍福嵌入式PC模块、倍福软PLC、总线模块和接口模块；
3.根据权利要求2所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述所述总线模块包括EtherCat总线模块和Profinet总线模块。
4.根据权利要求2所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述接口模块包括脉冲PTO输出模块、数字量IO模块、模拟量输入模块、串口通讯模块、脉冲PTO输出模块、模拟量输出模块，其中脉冲PTO输出模块用于通过搭建与控制器为中心的星型结构，实现对不支持总线控制的伺服驱动电机的控制。
5.根据权利要求1所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述应用层包括数字量采集功能块、模拟量采集功能块、Profinet总线伺服电机控制功能块、EtherCat总线伺服电机控制功能块、脉冲伺服电机控制功能块、多轴插补运动控制功能块、双轴龙门同步
6.根据权利要求5所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述应用层是根据航空航天领域非标机电装备中常用的控制需求完成功能块的开发与集成，然后封存到基于Twincat3开发环境下的倍福软PLC中。
7.根据权利要求1所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述ADS通讯协议搭建在QT软件中，通过调用TC接口、ADS接口、DLL接口完成Twincat路由器的CAPI接口与其他ADS接口设备进行连接；基于硬件层的嵌入式PC模块配置相对应的通讯参数，然后经过连接变量、刷新数据、释放数据、释放到变量的连接以及断开连接，实现信息交互与控制。
8.根据权利要求1所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述可视化管理层用于实现人机交互协作、用户权限、状态显示、数据采集、装备控制、故障报警、信息管理和接口通讯的功能。
9.根据权利要求1所述的航空航天非标机电装备通用控制平台的开发方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述通用控制平台包括硬件层、应用层、通讯层和可视化管理层；
2.根据权利要求1所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述硬件层包括倍福嵌入式pc模块、倍福软plc、总线模块和接口模块；
3.根据权利要求2所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述所述总线模块包括ethercat总线模块和profinet总线模块。
4.根据权利要求2所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述接口模块包括脉冲pto输出模块、数字量io模块、模拟量输入模块、串口通讯模块、脉冲pto输出模块、模拟量输出模块，其中脉冲pto输出模块用于通过搭建与控制器为中心的星型结构，实现对不支持总线控制的伺服驱动电机的控制。
5.根据权利要求1所述的航空航天非标机电装备通用控制平台，其特征在于，所述应用层包括数字量采集功能块、模拟量采集功能块、profinet总线伺服电机控制功能块、ethercat总线伺服电机控制功能块、脉冲伺服电机控制功能块、多轴插补...
【专利技术属性】
技术研发人员：高栋，李光保，邓柯楠，路勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。