塔式起重机模拟操作与故障再现系统开发

发布时间：2017-04-06 20:06

  本文关键词：塔式起重机模拟操作与故障再现系统开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,建筑行业进入了一个快速发展的时期,塔式起重机因具有较高的起升高度、较大的工作幅度和较小的占地空间等优点在建筑施工中得到了广泛的应用。与此同时,与塔式起重机相关的事故也不断发生,事故的原因不尽相同。为了提高操作人员操作的熟练程度和故障检修的能力,本课题设计了塔式起重机模拟操作与故障再现系统,将现代的科学技术应用到塔式起重机的培训中,提高了培训的效率和安全性,进一步提高了操作人员的综合素质。 本课题针对塔式起重机模拟操作与故障再现系统进行了研究,以塔式起重机虚拟场景为基础,设计了一套塔式起重机的硬件设备,包括联动控制台、控制柜、数据采集板以及故障四部分。该设备与塔式起重机虚拟场景实现了很好的衔接,增强了驾驶员在培训过程中的真实感和沉浸感。主要研究内容如下： (1)对塔式起重机模拟操作与故障再现系统的功能进行分析,确定了需要模拟的塔式起重机的类型,根据该类型塔式起重机实现的功能,设计了一套用于实现塔式起重机运动的控制柜,该采集板包括塔式起重机的启动电路部分、起升运动电路、回转运动电路和变幅运动电路。同时,分析了联动控制台与采集板的接口电路的特点,设计了以继电器为主要器件的电路。 (2)为了实现塔式起重机模拟操作与故障再现系统和虚拟场景的通信,分析了需要传输的联动控制台信号和故障信号的特点,设计了一块基于STM32控制器的采集板,包含硬件和软件的设计,硬件电路包括STM32控制器最小系统电路和USB通信接口电路,软件设计中使用了标准外设库和USB固件库。该采集板使用的是USB协议,所以具有通用性、连线简单、电路简单以及成本低等优点。 (3)对塔式起重机常见的故障进行分析,确定了通过电路模拟故障的方法,然后分别对塔式起重机的启动电路、起升电路、变幅电路和回转电路等进行了故障的设计,较好的实现了故障再现。 本系统使用了真实的控制柜和联动控制台,提高了操作人员的真实感和沉浸感,较好的模拟了塔式起重机的运行情况。为了提高操作人员检修故障的能力,该系统根据塔式起重机常见的故障,设计了故障再现部分,很大程度上提高了操作人员的综合素质。
【关键词】：塔式起重机 故障 STM32控制器 USB
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的目的和意义9
• 1.2 课题国内外研究现状及发展趋势9-12
• 1.2.1 国内研究现状9-10
• 1.2.2 国外研究现状10-12
• 1.2.3 国内外发展趋势12
• 1.3 本文主要研究内容12-14
• 第2章 系统总体设计方案14-24
• 2.1 塔式起重机控制柜设计14-16
• 2.1.1 塔式起重机概述14-15
• 2.1.2 塔式起重机模拟操作与故障再现系统功能分析15
• 2.1.3 塔式起重机控制柜设计方案15-16
• 2.2 基于STM32控制器的USB数据采集板的设计16-21
• 2.2.1 STM32控制器USB硬件16-19
• 2.2.2 STM32控制器USB软件19-21
• 2.3 塔式起重机控制柜故障系统设计21-23
• 2.3.1 塔式起重机控制柜故障分析21-22
• 2.3.2 塔式起重机故障系统设计22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 塔式起重机控制柜设计24-33
• 3.1 塔式起重机运动机构分析24
• 3.2 控制柜电路图设计24-30
• 3.2.1 塔式起重机启动电路的设计24-26
• 3.2.2 塔式起重机起升运动电路设计26-27
• 3.2.3 塔式起重机变幅运动电路设计27-29
• 3.2.4 塔式起重机回转运动电路设计29-30
• 3.3 联合控制台与采集板接口电路设计30-32
• 3.3.1 采集板与联动控制台接口分析30-32
• 3.3.2 接口电路设计32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 STM32控制器采集板的设计33-51
• 4.1 STM32控制器USB采集板硬件电路的设计33-37
• 4.1.1 STM32控制器最小系统设计33-36
• 4.1.2 STM32采集板USB电路部分设计36-37
• 4.2 STM32控制器USB协议的实现37-50
• 4.2.1 USB协议的简介37-38
• 4.2.2 STM32中USB协议库的分析38-44
• 4.2.3 STM32控制器的USB协议的实现44-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第5章 塔式起重机故障再现系统51-59
• 5.1 塔式起重机的故障电路分析51
• 5.2 塔式起重机故障再现系统设计51-58
• 5.2.1 塔式起重机启动等电路的故障设计51-52
• 5.2.2 塔式起重机起升故障设计52-55
• 5.2.3 塔式起重机变幅故障设计55-56
• 5.2.4 塔式起重机回转故障设计56-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 后记65-66
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况66

【参考文献】

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本文编号：289558