纵横科技双提梁机并用控制系统方案设计———纵横科技双提梁机并用控制系统方案设计

［摘要］：双提梁机并用（上层）控制系统是为解决双提梁机共同使用时的同步问题而设计开发。采用GPS/STK 4个，基准GPS1个，数传电台5个和嵌入式TPC105TD-CAN人机界面2台负责GPS软件运行、接收电台数据和与车载微电系统通信，可满足铺架工程提运大型梁箱需求。［关键词］：双提梁机 并用控制系统 嵌入式 数传电台　　　

一、功能概述
　　双提梁机并用（上层）控制系统是为解决双提梁机共同使用时的同步问题而设计开发。要求能够满足双提梁机并用时的速度同步、位置同步和工作同步。该上层控制系统根据其技术实现的方法又可成为“双机无线通讯GPS定位控制系统”。

　　轮胎式提梁机是为满足铺架工程提运大型梁箱需求而开发设计的机电一体化产品，单台提梁机可提运900T箱梁，重载时行驶速度可达17m/min，空载时行驶速度可达35m/ min；具有高速、可靠、灵活的特点。
为满足提运千吨级箱梁或其它重物的需求，单台提梁机提升能力不足，需并用两台提梁机联合工作提运箱梁。
双提梁机并用控制系统正是为满足双机并用时的速度、作业、转向同步而设计开发的电控系统。双机无线通讯GPS定位控制系统做为整个控制系统的上层部分主要完成对双车距离偏差、平行偏差的检测，并协调地层控制系统完成双机的速度、工作并行控制；同时该系统使用无线通讯链路做为双机间控制信息的数据通道，以解决长距离无法布线的问题，该无线通讯链路要求高速、实时、可靠。
　　1）基于GPS/RTK定位无线通讯的并用控制系统
　　系统的工作原理描述如下：

　　两辆提梁机分别做为整个系统的主车和从车。提运梁工作时驾驶员通过主车中电控系统控制两辆车的并行工作，所有控制指令从主车发出，从车所需的控制指令由主车车载计算机解算后通过无线数据链路发送至从车车载计算机，再通过CAN控制器发送至从车车电系统控制从车的行走、提升、转向。当提梁机返回时两辆提梁机独立工作，分别由各自驾驶员操作控制。
　　两辆提梁机有相同的车电系统、GPS定位无线通信系统和控制软件，通过开关选择当前车辆的工作模式为“单车”和“双车遥控”。当选择“单车”模式时，仅车电系统工作，驾驶员可独立控制提梁机的运行，为最简单模式，此时“GPS定位无线通信系统”不工作或仅仅显示当前提梁机的位姿。“双车遥控”用于两提梁机并用时的需要，以下就详细控制方案和方法进行论述：
　　当两辆提梁机并用时两机为主从操作模式，必须设定“主车”和“从车”，规定前进方向上头车为“主车”，后车为“从车”，由于所有控制指令由主车发出，这样便于驾驶员观察道路情况和工作情况；实际控制中“主车”“从车”一旦设定无法再更改选择。

　　“主车”中驾驶员首先根据当前工作需求选择工作模式（升降、行走或者转弯），然后设定指令量大小（指令车速、转向模式及指令转向角、升降速度指令）并开始运行；主车通过“无线数据链路”向从车发出相同控制指令，控制从车与主车并行工作；
　　“从车”接收主车来的操纵指令（车速、转向模式及转向角、升降速度指令）控制自身工作的同时，向主车发送从车的“GPS定位”位姿信息和升降高度信息；
　　该工作模式下，系统所需硬件为：
　　GPS接收机及天线、数传电台及天线、车载计算机、稳压电源模块；基准站由GPS天线、GPS接收机、数传电台、电源模块等组成。

　　系统结构如下：

　　2）基于人工对讲监视无线通讯的并用控制系统
　　在此工作模式下，地面监测人员通过对讲机向驾驶员报告两提梁机运行状况，由司机确定两个车如何操纵，具体通过设定指令值送到从车，主车指令为设定指令与协调指令之和，指令的大小通过旋钮调节。两车之间通过无线数据链路传输检测信号和控制指令。
　　此时，车载计算机仅实时显示两提梁机位姿，不进行协调控制算法的解算，不参与车电控制。

　　3）基于人工对讲无线通讯的并用控制系统
　　在此工作模式下，地面监测人员通过对讲机向驾驶员报告两提梁机运行状况，由司机确定两个车如何操纵，具体通过设定指令值送到从车，主车指令为设定指令与协调指令之和，指令的大小通过旋钮调节。两车之间通过无线数据链路传输检测信号和控制指令。
此时，车载计算机不工作，地面监测人员与驾驶员需要良好的协调和沟通，以保证提梁机的正常工作。

二、硬件选型
　　此方案的主要硬件为：
　　◆ GPS/STK 4个，基准GPS1个，数传电台5个；
　　◆ 嵌入式TPC105TD-CAN人机界面2台负责GPS软件运行、接收电台数据和与车载微电系统通信；
　　◆ 无线通信单元2个（电台与计算机的通信接口），分别设在主车和从车；
　　◆ 232-CAN卡2块，负责车载微电系统与计算机的通信。