某训练评估系统数据采集电路设计与实现.pdf
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1、2023.7 下 EPEM 115 电力创新Power Innovation某训练评估系统数据采集电路设计与实现海军士官学校 吴吉伟 徐先勇 汪峥嵘 代 振摘要:本文针对某训练评估系统的功能需求,对操作过程信息采集和评估、故障现象设置的方法和实现途径进行了深入的研究,设计数据采集电路并且进行样机试验,解决单控开关、互锁开关、多档选择开关等操作功能实现与数据采集。在设计时,采用硬件软件分离设计思路,通过CAN总线控制模块设计并开发了模拟器现场控制的通用控制硬件产品,包括各种开关单元和故障设置等部分;采用CAN总线控制器配套程序实现现场硬件的操作响应、故障设置控制;通过记录各个开关的响应状态,实现
2、了考核评估功能的实现。关键词:现场控制;维修训练;信息采集;故障现象设置在进行装备训练评估系统设计时为了实现故障现象显示、故障排除、训练信息记录等维修训练功能;实现操作步骤记录等操作训练功能;实现考核信息的记录、统计、分析,考核结果的评判等考核评估功能1。其中,现场控制是研制过程中的重要内容,要解决的两个重要问题:一是操作过程信息采集和评估,二是故障现象设置。本文主要以某一典型设备为研究对象,设计现场控制线路,主要包括以下几方面内容。一是操控部件总体设计。为了提高响应的速度,计划将所有台位的硬件集中到一台计算机中去控制,采用分布式 CAN 总线结构完成设计。对于指示灯、开关等操控部件通过采用半
3、成品进行加工设计来实现所需要的记录和控制功能。在设计时尽量采用技术相对成熟的成品元器件。采用成品,直接通过USB 口与计算机相连,直接对操作程序或者操作步骤进行控制。同时在后台利用软件记录鼠标点击关键点的时间、时机等信息。二是指示灯控制线路设计。主要实现两个功能,一是装备正常时的状态响应,二是装备故障时的状态响应,以及两者之间的差别。三是触点开关控制线路设计。主要解决两个问题一是故障时没有正确信号输出的问题,另一个是误操作的排除设计。四是常开或者常闭触点开关控制线路设计。主要解决常开或者常闭触点信息采集方法等问题。1 系统硬件设计与实现1.1 硬件总体设计思路在进行硬件总体设计时,充分考虑到软
4、件的编程难度和系统稳定性,以硬件和软件分离控制与硬件独立控制相结合方式,采用分布式微机系统,将各个台位分立开来、独立运行,通过网络互通互联,硬件的大部分控制由硬件独立完成(硬件独立控制指的是在硬件内部通过组合搭载不同元器件以及设计控制电路板实现),软件的响应大部分也有软件完成,只有软硬件交互时采用软件来控制硬件。硬件总体设计如图1所示。图1 硬件总体结构示意图在设计过程中,硬件台位之间通过教控台的网络交换机进行信息交互,这部分交互的信息主要包116 EPEM 2023.7 下电力创新Power Innovation括:台位的状态、输出的操控信息,等等。各台位之间的硬件通过 CAN 总线连接到教
5、控台,主要交互的信息是每个台位的操控信息,用于记录操作手的动作;教控台通过 CAN 总线发送信息控制 UPS控制状态面板,以及发出故障代码信息控制故障的发生和解除。1.2 可编程触摸键盘等硬件设计与实现采用高仿元器件实现外形结构和功能模拟。数字小键盘在设计时尽量采用技术相对成熟的成品元器件。数字小键盘采用外购成品,直接通过 USB 口与计算机相连。1.3 各种开关和灯的控制实现方法1.3.1单独灯的控制和常闭触点开关控制电路图如图2所示。图2 单独控制灯和常闭触点开关工作原理图单独控制灯。使用场合:在进行工作状态指示,特别是远距离状态监控反馈时使用,在综合反潜指挥仪模拟器中,主要用在现实接口机
6、柜中的 UPS 电源显示状态等,位于操控面板右上角。工作原理:上位机通过发送代码控制第7路的开关状态来达到对状态响应的控制。平时是断开状态。当设备上电时,所有输出断开,指示灯灭。此时灯的控制由软件执行,比如当条件满足时,状态指示红灯亮。当需要故障设置时,通过上位机发送代码,使第7路输出断开,红灯灭。从而达到设置故障的目的。如果为了使故障的过程不被打断或者无论前面操作手的操作是否正确,都不能使红灯点亮,可以在控制电路中加入1路控制,电路图如图3所示。图3 加入故障设置电路图通过控制 K9-1,达到控制灯亮的目的。通过控制 K7-2来实现控制灯灭的过程。常闭触点。使用场合:UPS 控制面板上的电源
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