縱橫科技雙提梁機(jī)并用控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)———縱橫科技雙提梁機(jī)并用控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

［摘要］：雙提梁機(jī)并用（上層）控制系統(tǒng)是為解決雙提梁機(jī)共同使用時(shí)的同步問(wèn)題而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。采用GPS/STK 4個(gè)，基準(zhǔn)GPS1個(gè)，數(shù)傳電臺(tái)5個(gè)和嵌入式TPC105TD-CAN人機(jī)界面2臺(tái)負(fù)責(zé)GPS軟件運(yùn)行、接收電臺(tái)數(shù)據(jù)和與車載微電系統(tǒng)通信，可滿足鋪架工程提運(yùn)大型梁箱需求。［關(guān)鍵詞］：雙提梁機(jī) 并用控制系統(tǒng) 嵌入式 數(shù)傳電臺(tái)　　　

一、功能概述
　　雙提梁機(jī)并用（上層）控制系統(tǒng)是為解決雙提梁機(jī)共同使用時(shí)的同步問(wèn)題而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。要求能夠滿足雙提梁機(jī)并用時(shí)的速度同步、位置同步和工作同步。該上層控制系統(tǒng)根據(jù)其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方法又可成為“雙機(jī)無(wú)線通訊GPS定位控制系統(tǒng)”。

　　輪胎式提梁機(jī)是為滿足鋪架工程提運(yùn)大型梁箱需求而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，單臺(tái)提梁機(jī)可提運(yùn)900T箱梁，重載時(shí)行駛速度可達(dá)17m/min，空載時(shí)行駛速度可達(dá)35m/ min；具有高速、可靠、靈活的特點(diǎn)。
為滿足提運(yùn)千噸級(jí)箱梁或其它重物的需求，單臺(tái)提梁機(jī)提升能力不足，需并用兩臺(tái)提梁機(jī)聯(lián)合工作提運(yùn)箱梁。
雙提梁機(jī)并用控制系統(tǒng)正是為滿足雙機(jī)并用時(shí)的速度、作業(yè)、轉(zhuǎn)向同步而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的電控系統(tǒng)。雙機(jī)無(wú)線通訊GPS定位控制系統(tǒng)做為整個(gè)控制系統(tǒng)的上層部分主要完成對(duì)雙車距離偏差、平行偏差的檢測(cè)，并協(xié)調(diào)地層控制系統(tǒng)完成雙機(jī)的速度、工作并行控制；同時(shí)該系統(tǒng)使用無(wú)線通訊鏈路做為雙機(jī)間控制信息的數(shù)據(jù)通道，以解決長(zhǎng)距離無(wú)法布線的問(wèn)題，該無(wú)線通訊鏈路要求高速、實(shí)時(shí)、可靠。
　　1）基于GPS/RTK定位無(wú)線通訊的并用控制系統(tǒng)
　　系統(tǒng)的工作原理描述如下：

　　兩輛提梁機(jī)分別做為整個(gè)系統(tǒng)的主車和從車。提運(yùn)梁工作時(shí)駕駛員通過(guò)主車中電控系統(tǒng)控制兩輛車的并行工作，所有控制指令從主車發(fā)出，從車所需的控制指令由主車車載計(jì)算機(jī)解算后通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送至從車車載計(jì)算機(jī)，再通過(guò)CAN控制器發(fā)送至從車車電系統(tǒng)控制從車的行走、提升、轉(zhuǎn)向。當(dāng)提梁機(jī)返回時(shí)兩輛提梁機(jī)獨(dú)立工作，分別由各自駕駛員操作控制。
　　兩輛提梁機(jī)有相同的車電系統(tǒng)、GPS定位無(wú)線通信系統(tǒng)和控制軟件，通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇當(dāng)前車輛的工作模式為“單車”和“雙車遙控”。當(dāng)選擇“單車”模式時(shí)，僅車電系統(tǒng)工作，駕駛員可獨(dú)立控制提梁機(jī)的運(yùn)行，為最簡(jiǎn)單模式，此時(shí)“GPS定位無(wú)線通信系統(tǒng)”不工作或僅僅顯示當(dāng)前提梁機(jī)的位姿。“雙車遙控”用于兩提梁機(jī)并用時(shí)的需要，以下就詳細(xì)控制方案和方法進(jìn)行論述：
　　當(dāng)兩輛提梁機(jī)并用時(shí)兩機(jī)為主從操作模式，必須設(shè)定“主車”和“從車”，規(guī)定前進(jìn)方向上頭車為“主車”，后車為“從車”，由于所有控制指令由主車發(fā)出，這樣便于駕駛員觀察道路情況和工作情況；實(shí)際控制中“主車”“從車”一旦設(shè)定無(wú)法再更改選擇。

　　“主車”中駕駛員首先根據(jù)當(dāng)前工作需求選擇工作模式（升降、行走或者轉(zhuǎn)彎），然后設(shè)定指令量大?。ㄖ噶钴囁佟⑥D(zhuǎn)向模式及指令轉(zhuǎn)向角、升降速度指令）并開(kāi)始運(yùn)行；主車通過(guò)“無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路”向從車發(fā)出相同控制指令，控制從車與主車并行工作；
　　“從車”接收主車來(lái)的操縱指令（車速、轉(zhuǎn)向模式及轉(zhuǎn)向角、升降速度指令）控制自身工作的同時(shí)，向主車發(fā)送從車的“GPS定位”位姿信息和升降高度信息；
　　該工作模式下，系統(tǒng)所需硬件為：
　　GPS接收機(jī)及天線、數(shù)傳電臺(tái)及天線、車載計(jì)算機(jī)、穩(wěn)壓電源模塊；基準(zhǔn)站由GPS天線、GPS接收機(jī)、數(shù)傳電臺(tái)、電源模塊等組成。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

　　2）基于人工對(duì)講監(jiān)視無(wú)線通訊的并用控制系統(tǒng)
　　在此工作模式下，地面監(jiān)測(cè)人員通過(guò)對(duì)講機(jī)向駕駛員報(bào)告兩提梁機(jī)運(yùn)行狀況，由司機(jī)確定兩個(gè)車如何操縱，具體通過(guò)設(shè)定指令值送到從車，主車指令為設(shè)定指令與協(xié)調(diào)指令之和，指令的大小通過(guò)旋鈕調(diào)節(jié)。兩車之間通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路傳輸檢測(cè)信號(hào)和控制指令。
　　此時(shí)，車載計(jì)算機(jī)僅實(shí)時(shí)顯示兩提梁機(jī)位姿，不進(jìn)行協(xié)調(diào)控制算法的解算，不參與車電控制。

　　3）基于人工對(duì)講無(wú)線通訊的并用控制系統(tǒng)
　　在此工作模式下，地面監(jiān)測(cè)人員通過(guò)對(duì)講機(jī)向駕駛員報(bào)告兩提梁機(jī)運(yùn)行狀況，由司機(jī)確定兩個(gè)車如何操縱，具體通過(guò)設(shè)定指令值送到從車，主車指令為設(shè)定指令與協(xié)調(diào)指令之和，指令的大小通過(guò)旋鈕調(diào)節(jié)。兩車之間通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路傳輸檢測(cè)信號(hào)和控制指令。
此時(shí)，車載計(jì)算機(jī)不工作，地面監(jiān)測(cè)人員與駕駛員需要良好的協(xié)調(diào)和溝通，以保證提梁機(jī)的正常工作。

二、硬件選型
　　此方案的主要硬件為：
　　◆ GPS/STK 4個(gè)，基準(zhǔn)GPS1個(gè)，數(shù)傳電臺(tái)5個(gè)；
　　◆ 嵌入式TPC105TD-CAN人機(jī)界面2臺(tái)負(fù)責(zé)GPS軟件運(yùn)行、接收電臺(tái)數(shù)據(jù)和與車載微電系統(tǒng)通信；
　　◆ 無(wú)線通信單元2個(gè)（電臺(tái)與計(jì)算機(jī)的通信接口），分別設(shè)在主車和從車；
　　◆ 232-CAN卡2塊，負(fù)責(zé)車載微電系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的通信。