基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)，在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)控制層中的I/O控制器的個數(shù)為液壓支架個數(shù)的1.5-2倍，進(jìn)行交叉或者多控制器對液壓支架的控制，同時，I/O控制器根據(jù)總線的控制指令對電磁閥組進(jìn)行開合控制；所述的壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器的外側(cè)均設(shè)有一層保護(hù)外殼，保護(hù)外殼的材質(zhì)使用彈性材料為材質(zhì)；所述的主控制器使用PLC控制系統(tǒng)貨或單片機系統(tǒng)。本實用新型在計算機教學(xué)的過程中對遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行解決，在增強學(xué)生實踐經(jīng)驗的同時，保證實際應(yīng)用時系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種遠(yuǎn)程模擬控制系統(tǒng)，具體是一種基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)，屬于計算機教學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]計算機輔助教學(xué)(Computer Aided Instruct1n，簡稱CAI)，是在計算機輔助下進(jìn)行的各種教學(xué)活動，以對話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程、進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。隨著時代的發(fā)展，計算機輔助教學(xué)逐漸與現(xiàn)實的應(yīng)用相結(jié)合，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。
[0003]目前，在液壓支柱的領(lǐng)域中，隨著智能設(shè)備的越來越多，綜合應(yīng)用的普及，由于通信的數(shù)據(jù)量也逐漸增大，且通信距離遠(yuǎn)，對于設(shè)備的遠(yuǎn)程控制一直以來都無法保持較好的實時性，并且，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用CAN總線的通信方式居多，這樣就必須使每個設(shè)備上的控制點都需要對應(yīng)一個控制器，構(gòu)成了一個復(fù)雜的分布式通信系統(tǒng)，加大了系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜性，結(jié)合前期不能夠很好的進(jìn)行模擬實驗，從而降低了系統(tǒng)的可靠性。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的疾病問題，本實用新型提供一種基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)及控制方法，在教學(xué)的過程中對遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行解決，在增強學(xué)生實踐經(jīng)驗的同時，保證實際應(yīng)用時系統(tǒng)的可靠性。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)，包括綜采面，液壓支柱遠(yuǎn)程以及模擬控制系統(tǒng)層，其中，綜采面與液壓支柱均為實驗室中模擬的，且與實際操作面功能相同的裝置，液壓支柱上的不同位置分別設(shè)置有壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器，所述遠(yuǎn)程模擬控制系統(tǒng)層包括若干個接口管理器，且接口管理器由電磁閥組、數(shù)據(jù)采集器以及操作面板組成，且每個接口管理器對應(yīng)物理層中的一個液壓支架；所述系統(tǒng)控制層包括兩個主控制器、若干個I/o控制器以及用于傳輸液壓支架超長指令控制字的連接總線，所述的兩個主控制器和若干個I/o控制器之間通過連接總線連接.
[0006]所述的系統(tǒng)控制層中的I/O控制器的個數(shù)為液壓支架個數(shù)的1.5-2倍，進(jìn)行交叉或者多控制器對液壓支架的控制，同時，I/o控制器根據(jù)總線的控制指令對電磁閥組進(jìn)行開合控制；所述的壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器的外側(cè)均設(shè)有一層保護(hù)外殼，保護(hù)外殼使用彈性材料為材質(zhì)；所述的主控制器使用PLC控制系統(tǒng)或單片機系統(tǒng)。
[0007]進(jìn)一步的，所述的連接總線使用EtherCAT總線；所述的兩個主控制器和若干個I/O控制器之間通過EtherCAT總線連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)控制層中的主控制器為任意具有以太網(wǎng)接口的主機，且主控制器的主控芯片與以太網(wǎng)接口之間設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)變壓器。
[0009]綜上所述，本實用新型將實際應(yīng)用的控制系統(tǒng)在計算機的教學(xué)中進(jìn)行模擬應(yīng)用，及將傳統(tǒng)的分布式液壓支架電液控制系統(tǒng)，變成了分面式I/o，集中控制液壓支架電液控制系統(tǒng)，降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得液壓支架的電液控制系統(tǒng)開發(fā)更容易；提高了控制系統(tǒng)的可靠性，整個系統(tǒng)只有主控制器進(jìn)行控制，I/o控制器只進(jìn)行實時動作，通信內(nèi)容的設(shè)計更為簡單可靠，大大減少了通信錯誤的機率；進(jìn)一步，系統(tǒng)控制層中的I/o控制器的個數(shù)為液壓支架個數(shù)的1.5-2倍，進(jìn)行交叉或者多控制器對液壓支架的控制，同時，I/O控制器根據(jù)總線的控制指令對電磁閥組進(jìn)行開合控制，提高控制的精度與復(fù)雜性，確保教學(xué)的質(zhì)量和水平；壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器的外側(cè)均設(shè)有一層保護(hù)外殼，保護(hù)外殼的材質(zhì)使用彈性材料為材質(zhì)，保證教學(xué)的器材；所述的主控制器使用PLC控制系統(tǒng)貨或單片機系統(tǒng)，提高控制的精度。與此同時，在模擬試驗的過程中，及使學(xué)生得到了經(jīng)驗，同時在試驗中不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，確保了在實際應(yīng)用中的可靠性，正真做到了寓教于樂，具有廣泛的操作價值，值得在計算機的教學(xué)中進(jìn)行推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是液壓支架遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的I/O控制器結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0012]結(jié)合圖1所示，本實用新型提供了一種基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)，包括綜采面，液壓支柱遠(yuǎn)程以及模擬控制系統(tǒng)層，其中，綜采面與液壓支柱均為實驗室中模擬的，且與實際操作面功能相同的裝置，液壓支柱上的不同位置分別設(shè)置有壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器，所述遠(yuǎn)程模擬控制系統(tǒng)層包括若干個接口管理器，且接口管理器由電磁閥組、數(shù)據(jù)采集器以及操作面板組成，且每個接口管理器對應(yīng)物理層中的一個液壓支架；所述系統(tǒng)控制層包括兩個主控制器、若干個I/o控制器以及用于傳輸液壓支架超長指令控制字的連接總線，所述的兩個主控制器和若干個I/O控制器之間通過連接總線連接；其特征在于，所述的系統(tǒng)控制層中的I/O控制器的個數(shù)為液壓支架個數(shù)的1.5-2倍，進(jìn)行交叉或者多控制器對液壓支架的控制，同時，I/O控制器根據(jù)總線的控制指令對電磁閥組進(jìn)行開合控制；所述的壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器的外側(cè)均設(shè)有一層保護(hù)外殼，保護(hù)外殼使用彈性材料為材質(zhì)；所述的主控制器使用PLC控制系統(tǒng)或單片機系統(tǒng)。
[0013]進(jìn)一步的，所述的連接總線使用EtherCAT總線；所述的兩個主控制器和若干個I/O控制器之間通過EtherCAT總線連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)控制層中的主控制器為任意具有以太網(wǎng)接口的主機，且主控制器的主控芯片與以太網(wǎng)接口之間設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)變壓器。
[0015]上述控制系統(tǒng)具體的連接方式為:在綜采工作面的兩端各設(shè)置有一個主控制器，分別為主控制器I和主控制器2，每個液壓支架上安裝一個I/O控制器，每個I/O控制器之間采用帶電源電纜連接，電纜線中其中兩芯為電源線與共地線，其他為以太網(wǎng)線的信號線，主控制器與I/O控制器之間采用所述的帶電源電纜連接，兩個主控制器之間也采用所述的帶電源電纜連接，構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。
[0016]遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的具體控制方法如下:
[0017](I)在對某支架進(jìn)行模擬操作時，I/O控制器對操作者的輸入指令進(jìn)行采集，其中，輸入的指令實現(xiàn)經(jīng)過分析和正確的判斷，并進(jìn)行儲存，便于后期的分析和再改進(jìn)，然后進(jìn)入下一步；
[0018](2) I/O控制器將采集到的控制指令，填充到總線中的超長指令字，經(jīng)過循環(huán)周期，將所述超長指令字發(fā)送給主控制器；
[0019](3)主控制器接收到總線上的超長指令后進(jìn)行協(xié)議解析，然后根據(jù)協(xié)議內(nèi)容發(fā)送相應(yīng)的控制命令，并將該控制命令填充到總線的超長指令字中；
[0020](4)在一個循環(huán)周期內(nèi)，所述的I/O控制器讀取出的超長指令字，獲取自身地址與超長指令字中的地址映射關(guān)系，當(dāng)映射關(guān)系匹配時，則取對應(yīng)地址的指令，在上述的循環(huán)周期中，可以對點循環(huán)，也可以交叉循環(huán)；
[0021](5) I/O控制器取出指令后，對指令進(jìn)行協(xié)議解析，然后實時對I/O 口進(jìn)行操作。
[0022]結(jié)合實際的結(jié)構(gòu)，綜上所述，本實用新型將實際應(yīng)用的控制系統(tǒng)在計算機的教學(xué)中進(jìn)行模擬應(yīng)用，及將傳統(tǒng)的分布式液壓支架電液控制系統(tǒng)，變成了分面式1/0，集中控制液壓支架電液控制系統(tǒng)，降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得液壓支架的電液控制系統(tǒng)開發(fā)更容易；提高了控制系統(tǒng)的可靠性，整個系統(tǒng)只有主控制器進(jìn)行控制，I/o控制器只進(jìn)行實時動作，通信內(nèi)容的設(shè)計更為簡單可靠，大大減少了通信錯誤的機率；進(jìn)一步，系統(tǒng)控制層中的I/o控制器的個數(shù)為液壓支架個數(shù)的1.5-2倍，進(jìn)行交叉或者多控制器對液壓支架的控制，同時，I/O控制器根據(jù)總線的控制指令對電磁閥組進(jìn)行開合控制，提高控制的精度與復(fù)雜性，確保教學(xué)的質(zhì)量和水平；壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器的外側(cè)均設(shè)有一層保護(hù)外殼，保護(hù)外殼的材質(zhì)使用彈性材料為材質(zhì)，保證教學(xué)的器材；所述的主控制器使用PLC控制系統(tǒng)貨或單片機系統(tǒng)，提高控制的精度。與此同時，在模擬試驗的過程中，及使學(xué)生得到了經(jīng)驗，同時在試驗中不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，確保了在實際應(yīng)用中的可靠性，正真做到了寓教于樂，具有廣泛的操作價值，值得在計算機的教學(xué)中進(jìn)行推廣。
【權(quán)利要求】
1.一種基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)，包括綜采面，液壓支柱遠(yuǎn)程以及模擬控制系統(tǒng)層，其中，綜采面與液壓支柱均為實驗室中模擬的，且與實際操作面功能相同的裝置，液壓支柱上的不同位置分別設(shè)置有壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器，所述遠(yuǎn)程模擬控制系統(tǒng)層包括若干個接口管理器，且接口管理器由電磁閥組、數(shù)據(jù)采集器以及操作面板組成，且每個接口管理器對應(yīng)物理層中的一個液壓支架；所述系統(tǒng)控制層包括兩個主控制器、若干個I/o控制器以及用于傳輸液壓支架超長指令控制字的連接總線，所述的兩個主控制器和若干個I/o控制器之間通過連接總線連接； 其特征在于，所述的系統(tǒng)控制層中的I/o控制器的個數(shù)為液壓支架個數(shù)的1.5-2倍，進(jìn)行交叉或者多控制器對液壓支架的控制，同時，I/O控制器根據(jù)總線的控制指令對電磁閥組進(jìn)行開合控制； 所述的壓力傳感器、位移傳感器和定位傳感器的外側(cè)均設(shè)有一層保護(hù)外殼，保護(hù)外殼使用彈性材料為材質(zhì)； 所述的主控制器使用PLC控制系統(tǒng)或單片機系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接總線使用EtherCAT總線；所述的兩個主控制器和若干個I/O控制器之間通過EtherCAT總線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于計算機教學(xué)用液壓支柱模擬操控系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制層中的主控制器為任意具有以太網(wǎng)接口的主機，且主控制器的主控芯片與以太網(wǎng)接口之間設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)變壓器。
【文檔編號】G09B19/00GK204204243SQ201420552374
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】王小龍 申請人:王小龍