综采工作面复杂装备嵌入式协同仿真平台设计.pdf

第 4 3卷 第 1 期 2 0 1 7年 1月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd M i n e Aut o ma t i on Vo L 4 3 NO ．1 J a n ．2 01 7 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 0 1 0 0 4 8 0 5 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 7 ． 0 1 ． 0 1 2 崔晶， 栾宝伟， 任来红 ， 等． 综采工作面复杂装备嵌入式协同仿真平台设计E J 3 ． 工矿 自动化， 2 0 1 7 ， 4 3 1 ． 4 8 5 2 ． 综采工作面复杂装备嵌入式协同仿真平台设计 崔 晶 ， 栾 宝伟 ， 任 来红。 ， 逯振 国 ， 杨 延超 1 ． 山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 2 6 6 5 9 0 ；2 ． 中车四方车辆有限公司，山东 青岛 2 6 6 1 1 1 ； 3 ． 同方股 份有 限公 司 ， 北京1 0 0 0 8 3 摘 要 针 对传 统单领 域仿 真平 台难 以满足综 采工 作 面复 杂装 备 大规 模 协 同仿 真 需 求 的 问题 ， 基 于 HL A 技 术设 计 了一种 综采 工作 面复杂 装备嵌 入 式协 同仿 真 平 台。介 绍 了该 平 台 总体 架构 ， 重点 阐述 了平 台 中软 硬 件仿 真模 型相 应 的 MATL AB适 配器 、 ADAMS适 配器 、 P L C适 配器和 数据 采 集卡适 配 器的 开发 过 程 。以 综采工作面“ 三机” 协 同控制系统为例进行 了平台功能测试 ， 结果表 明该平台可实现各异构模型间的数据交 互仿 真 。 关 键词 综 采 工作 面 ； 复 杂装备 ；嵌入 式协 同仿 真 ；HL A； 适 配 器 中图分 类号 T D6 7 文献标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 6 1 2 3 0 1 0 2 6 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 1 2 3 0 ． 1 0 2 6 ． 0 1 2 ． h t ml De s i g n o f e mb e dd e d c o l l a b o r a t i v e s i mu l a t i o n pl a t f o r m f o r c o mpl e x e q u i p me nt o n f ul l y me c h a ni z e d c o a l mi n i ng f a c e CUI J i n g ， LUAN Ba o we i ， REN La i h o n g 。 ， LU Z h e n g u o ， YANG Ya n c h a o Co l l e g e of M e c ha n i c a l a n d El e c t r on i c En gi n e e r i n g，Sha n do n g Un i ve r s i t y o f Sc i e nc e a nd Te c h no l og y Qi n g d a o 2 6 6 5 9 0，Ch i n a ；2 ． CRRC S i f a n g Co． ，Lt d． ，Qi n g d a o 2 6 6 1 1 1 ，Ch i n a ； 3 ． To n g f a n g Co ． ，Lt d ． ，Be i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，Ch i n a Abs t r a c t I n v i e w o f pr o bl e m t ha t t r a d i t i o na l s i n gl e d oma i n s i mul a t i on pl a t f o r m c a nn ot me e t r e qu i r e me n t o f l a r g e s c a l e c o l l a bo r a t i v e s i mul a t i o n o f c o m p l e x e q ui p m e nt on f ul l y m e c h a ni z e d c oa l m i n i ng f a c e ． a n e mb e d d e d c o l l a b o r a t i v e s i mu l a t i o n p l a t f o r m f o r c o mp l e x e q u i p me n t o n f u l l y me c h a n i z e d c o a l mi ni ng f a c e wa s de s i g ne d ba s e d on H LA t e c h no l og y．Ov e r a l l a r c h i t e c t u r e of t h e pl a t f o r m wa s i n t r o duc e d， a n d d e v e l op m e nt pr o c e s s e s o f M ATLAB a d a p t e r ， A DAM S a da pt e r， PLC a d a pt e r a n d a d a p t e r of d a t a a c qu i s i t i o n c a r d f o r s o f t wa r e a nd ha r d wa r e s i mul a t i on mod e l s o f t he p l a t f or m we r e e x po un de d．Fu nc t i o n o f t he p l a t f or m wa s t e s t e d by t a ki ng c o l l a bo r a t i v e c on t r o l s y s t e m o f t hr e e ma c hi ne s o n f ul l y - m e c ha n i z e d c oa l m i ni n g f a c e a s a n e x a mpl e．Th e t e s t r e s ul t s s h ow t ha t t he pl a t f o r m c a n r e a l i z e d a t a i nt e r a c t i ve s i m u l a t i o n a mon g he t e r o ge n e o us m o de l s． Ke y wo r d s f u l l y me c h a n i z e d c o a l mi n i n g f a c e ；c o mp l e x e q u i p me n t ；e mb e d d e d c o l l a b o r a t i v e s i mu l a t i o n； H LA a d a pt e r 0 引言 综采工作面装备是典型的复杂装备 ， 包含采煤 机 、 刮板输 送机 、 液 压支架 等 ， 涉及 机械 、 液 压 、 控 制等多学科 ， 同时具有功能、 算法 、 控制复杂 ， 规模 大 ， 分布式 的特点 。 收稿 日期 2 0 1 6 1 0 1 2 ； 修回 日期 2 0 1 6 1 1 - 2 4 ； 责任编辑 盛男 。 基金项 目 国家 自然科学基金资I I N ． 目 5 1 3 7 5 2 8 2 ， 5 1 4 0 6 1 0 6 ； 长江学者和创新 团队发展计划 资助项 目 I RT1 2 6 6 ； 山东省 自然科学 基金资助 项 目 Z R2 O 1 4 E E MO 2 1 ； 山东省 自主创新专项项 目 2 0 1 3 C XB 4 0 2 0 3 。 作者简介 崔晶 1 9 9 1 一 ， 女， 山东栖霞人， 硕士研究生， 研究方向为机电一体化系统设计， E m a i l k i t t y j j l O 1 6 3 ． c o rn。 2 0 1 7年 第 1期 崔 晶等 综采 工作 面复杂装 备嵌入 式协 同仿 真 平 台设 计 4 9 系 统仿 真 可 以建 立实 际 设 备 的软 硬件 模 型 ， 采 用专业学科软件进行科学分析 ， 得 出准确结果 ， 是实 现工业设备智能化的关键 。而对于综采工作面复杂 装备 ， 传统的单领域仿真平台越来越难以满足其大 规模协同仿真需求口 ] 。 高 层 次 体 系 结 构 Hi g h L e v e l Ar c h i t e c t u r e ， HL A 是建 模 与 仿 真领 域 的 国 际标 准 ， 为 复 杂 系 统 建模与仿真提供 了公共的技术支撑框架 ， 其采用联 邦 和联邦 成员 的架 构将 具 体 的仿 真 功能 实 现 、 仿 真 运行管理和底层通信传输分离 ， 使各部门可以独立 开发 相 关 模 型 ， 并 实 现 联 邦 成 员 间 的互 操 作 和 重 用[ 4 ] 。鉴此 ， 本 文应用 HL A 技 术设 计 了综 采工 作 面 复杂装 备嵌入 式 协 同仿 真 平 台 ， 为 实 现 综采 工 作 面装 备智 能化 提供决 策依 据 。 1 平 台体 系结构 综采工作面复杂装备嵌入式协同仿真平台体系 结 构如 图 1 所 示 。 综采工作 面复杂 装备 t t 自 囱 自 控 制台 Linux操作 系统 笺 圈 3- 3- 程 序 仿 l c ／c H 成 员 I 数 学 三 维 真 ● 模 型 模 型 联 邦 】lib R T I l I l l 眦 I 成 员 L i n ux 代 码 T C P ； S o c ke w } a o 、v s 操 作 母 t} s ’作 框 架 生 成 R T IA l 联 邦 管 理 I IM A T L A B l 『 A D A M S l 0 数 卡 l l I I 模 型l l 模 型I I I 声明 管 理l } } } } 数 据 I 对象管理l l MA T L A B I 1 A D A MS1 0 数据采集卡1 f P L C l 采集 l适配器 I l适配器 l 0 适配器I l适配器 l 器 l 时间管理l l 臀I l lib R T l l lib R T I 1 0 l lib R T I I lib R T 1 I 运 行 I 数 誓 坌 发 f ▲ f ● ▲ 管 理 W in co w s 蛭 W in d o w s r e P S o c k e t 控制 幽 T C P q 0 c k e t I ● ● I 工 具 1 R T I A I R T I A l l R T 1 A f R T I A I 1一 ● ▲ I ▲ ▲ l T C P ／ U D P S o c k e t t t t t t t J 时 间 控 制 管 理l j 消 息 嬲 l 联 邦 成 l J 对 象 实 『 高 吾 嘉 l l R T I 服 务 器 I 数 据 分 发 管 理 『 l 队 列 员 队 列 I I 例 队 列 l 例 队 列 l J 图 1 综采工作面复杂装备嵌入 式协 同仿 真平 台体 系结构 综 采工 作面 复杂装 备嵌 入式协 同仿 真平 台包 括 仿真模型和支撑环境两大部分。仿真模型分为软件 仿 真模 型 和硬件仿 真模 型 。其 中软 件仿 真模 型为描 述 复 杂 装 备 的 各 学 科 异 构 模 型 ， 如 综 采 工 作 面 A DAMS运 动 学 和 动 力 学 模 型 、 采 煤 机 MATL AB 控制模型、 液压支架 MATL AB液压模型等 ； 硬件仿 真模型为复杂装备运行数据采集和控制器模型， 主 要包括数据采集控制器和相关传感器 、 控制执行器 等， 如综采工作面环境数据采集卡模型 、 采煤机数据 采集 与控 制 P L C模 型 、 液 压 支 架 数 据 采 集 与 控 制 P L C模 型 等 。支 撑 环 境 包 括 运 行 支 撑 环 境 R TI Ru n T i me I n f r a s t r u c t u r e 、 针 对 各 仿 真 模 型 的 适 配器及 控制 台程 序 。其 中 R TI 是符 合 HL A标 准 的 运 行支 撑 环 境 ， 包 括 HL A 接 口 t i b R TI 、 进 程 大 使 RT I A及 RT I 服务器等[ 7 ； 适配器与各仿真模型相 匹配 ， 包 括 MAT L AB适 配 器 、 AD AMS适 配 器 、 数 据采集卡适配器 、 P L C适配器等； 控制 台程序 为平 台运行 管理 工具 集 ， 实 现 代码 生 成 、 数 据 采集 、 运 行 管 理等 功能 。 平 台仿真建模阶段 ， 首先根据综采工作面复杂 装 备仿 真 需 求 进 行 合 理 的 传 感 器 和 执 行 器 设 备 选 型， 为设备仿真提供实时数据和控制执行条件 。然 后 根据 设备 数 学 模 型 建立 相 应 MA TL AB模 型 ， 根 据三维模型建立相应 AD AMS模型 ， 根据数据采集 和控 制需求 建立 相应 P L C模型 和数据 采 集卡 模 型 。 整体建模完成后 ， 利用联邦成员代码框架生成工具 产生各联邦成员的交互仿真需求框架 ， 然后利用各 模 型 适 配 器 实现 各 仿 真模 型 间基 于 RT I的数 据 映 射 ， 从 而完 成嵌 入式协 同仿 真建 模 。 平台仿真运行阶段， 数据采集卡和 P L C等硬件 控制 器实 时采集 综 采工 作 面复 杂装 备 运 行 数据 ， 并 将数 据输 入相应 硬件 仿 真模 型 。各硬 件仿 真模 型相 应 的 适 配 器 通 过 HL A 接 口 l i b R TI ， 采 用 TC P S o c k e t 的方 式 同 本 地 R TI 进 程 大 使 R TI A 通 信 。 R TI A包含联邦管理 、 声 明管理 、 对 象管理 、 时间管 理 、 所 有权 管理 、 数 据 分 发 管理 六 大 服务 ， 对 各 模 型 联邦成员 在整个平台 联邦 内的行为进行管理， 并通过 T c P ／ UD P协议将数据传输至 R TI 服务器。 R TI 服务器负责联邦运行全局性消息 队列管理、 全 局时间控制 管理 和数据分 发管 理等全 局性服 务。 R TI 服 务器 寻址 订购 数 据 的 软件 仿 真模 型 ， 通 过 网 络传递将数据传 递给 R TI A， 再经过软件适配器传 递给 相应 软件 仿真模 型 。各软 件仿 真模型 根据数 据 实 时仿 真综采 工作 面 复 杂 装备 运 行 情 况 ， 并将 仿 真 结果 以同样的方式通过 R TI 传送至硬件仿真模型 控制 器 ， 为其通 过执 行 器 驱 动 相应 设 备 提 供科 学 参 考 数 据 。 同时 ， 控 制 台 程 序 提供 联 邦 创 建 、 联 邦 运 行 、 R TI 终止等管 理功能 ， 并实 时监视联邦运行 的 各类 数据 信息 ， 以备 故 障诊断 或数 据后处 理 。 2平 台关键技 术 开发相应模型适配器 ， 兼容各软硬件异构学科 模型， 将各学科专业 软件应用于综采工作面复杂装 备实时运行过程中， 是实现嵌入式协 同仿真的关键 5 0 工矿 自动化 2 0 1 7年 第 4 3卷 技术 。结合综采工作面复杂装备嵌入式协同仿真平 台需 求 ， 开发 了 MATL A B适配 器 、 AD AMS适 配 器 2款软 件 适 配 器 ， P L C适 配 器 、 数 据 采 集 卡 适 配 器 2款硬 件适 配器 。 2 ． 1 M ATLAB 适 配 器 MAT L AB 适 配 器 在 技 术 实 现 上 采 用 S I MUL I NK 的 S F u n c t i o n 编 程 接 口[ 9 1 0 ] 。采 用 C编程 ， 将所有与 HL A进行信息交互的功能封 装 成一 个基 于 S F u n c t i o n的 MATL AB模 型 ， 以动 态 链接 库 的 形 式 存 在 于 MATL AB模 型 库 中 。将 MATL AB模型改造成基于 HL A 的协 同仿真联邦 成 员 时 ， 只要 将 MAT L AB模 型 的各 输 出端 口连 接 到 R TI 接 口模 块 的输入 端 口， 再将 R TI 接 口模 块 的 输 出端 口连 接 到 MA TL AB模 型 的各 输 入 端 口 即 可 。RT I 接 口模 块 在 内部 调 用 R TI 服务 ， 将 输入 端 口得到的数据发送给联邦 ， 并将从联邦得到的数据 从 输 出端 口传送 给 MATL AB模 型 。 通过将联邦成员运行流程嵌入 到 S F u n c t i o n 功能 流程来 开发 MATL AB适 配器 ， 如 图 2所示 。 m d l I n it i a l iz e s iz e s l ●■_ 初始化联邦成员 l_ 。 ， md l Up d a t , T _ md l De r i v a t i md l De r i v a t i v e 0 请求时间推进 处理 回调 函数 进 ＼／ Y 面 退 出联邦执行 撤销联邦执行 图 2 M ATL AB适 配 器 开 发 不 意 2 ． 2 ADAMS适 配 器 ADAMS的 AP I 接 口开放性较低 ， 为 AD AMS 模 型 的 直 接 编 程 封 装 带 来 很 大 难 度 。 因 此 ， 基 于 ADAMS ／ C o n t r o l s模 块 与 MATL A B ／ S I MUL I NK 环 境 ， 将AD AMS 模 型 封 装 成 S I MUL I NK 模 块 ， 再 采 用 MAT L AB适 配 器 的 开 发 方 式 实 现 ADAMS适配 器开 发 。 ADAMS适配 器 的开 发 步骤 ① 建立 AD AMS 机 械 系统 模 型 。该模 型 可直 接 在 AD AMS下 建 立 ， 也 可利 用 AD AMS与其他 C AD ／ C AE软 件接 口， 导 入 已建好 的外 部模 型 。② 确 定 AD AMS模 型 需 发 布 订 购 的 输 入 输 出 变 量 。 ③利 用AD AMS ／ C o n t r o l s 模 块 ，输 出AD AMS 数 据 文 件 和 MAT L AB模 型 文 件 。④ 若 AD AMS模 型 需 要 初 始 化操 作 ， 则 可修 改上一 步 MAT L AB模 型文 件 ， 将 AD AMS批 处 理命令 文件 的语 句 写入 MATL AB模 型初 始 化进程 。⑤ 在 MATL AB ／ S I MUL I NK环 境 下 读取 ADAMS输 入 输 出变量 ， 构建 AD AMS模 型 的 S I MUUNK模 块 。⑥ 采用 MAT L AB适 配器 的 开发方 式对 A DAMS模 型 的 S I MUL I NK模 块进 行 开发 ， 实现 对 AD AMS模 型的封 装 。 2 ． 3 P LC 适 配 器 P L C是工控现场使用最多的逻辑控制器 ， 具有 数据采集和控制两大功能 。一般通过各类传感器实 时采集 数据 ， 经 P L C简单 逻辑 编程处 理后 驱 动 执行 器控 制设 备 运 行 。 同 时 P L C 还 可 与 上 位 机 P C连 接 ， 实 现 监 控 功 能 。本 文 以 应 用 最 广 泛 的 西 门子 S 7 2 0 0 ／ 3 0 0系 列 P L C 为 例 ， 进 行 P L C 适 配 器 的 开发 。 西 门子 P L C与 P C通 信 一 般 采 用 西 门子 内部 MP I ／ P P I 协 议 ， 并 不 对 外 开 放 ， 无 法 直 接 编程 实 现 P L C模 型 与 平 台 的 互 联 。P RO D AVE是 用 于 P C 与 S 7 2 0 0 ／ 3 0 0系 列 P L C之 间数 据 通 信 的软 件 工 具包 ， 其提供了基于 Wi n d o w s系统的动态链接库函 数 ， 用户 可通 过 调 用 相 应 函数 的方 法 编 程 实 现 P C 和 P L C 的 实 时 数 据 交 换 [ 1 。在 硬 件 连 接 上 ， P R0 DAVE支持 P C ／ MP I 适 配 器 P CAd a p t e r 、 MP I 通信处理器 C P 5 6 1 1卡 、 P C ／ P P I 电缆等设备 实现 P C和 P L C物理连接。因此 ， 采用将联邦成员 运 行流 程嵌 入 到 P R OD AVE工 作 流 程 中 的方 式 来 实 现 P L C适 配器 的开 发 ， 如 图 3所示 。 P L C适 配器 开 发 步 骤 ① 安 装 P ROD AVE软 件 工 具 包 。 ②设 置P G／ P C 接 口。 ③将 P R OD AVE相关 文 件拷 贝至工 程 目录 ， 并 进 行相 关 文件库配 置。④ P L C连接 初始化 。建立 P L C连 接 ， 激 活对应 P L C连 接 ， 同时进 行仿 真联 邦 初始 化 。 ⑤ 从 P L C读取 数据 ， 同时更新仿 真联邦 属性值 。 ⑥ 等待仿 真联邦 属性 值反 馈 ， 将数 据 写入 P L C。 ⑦ 循环仿真。⑧ 断开 P L C连接 ， 结束联邦仿真。 2 ． 4数据 采 集卡适 配 器 数 据 采 集 卡 用 来 进 行 物 理 量 信 号 的采 集 和变 送 ， 为 P C端 提供 设备实 时数 据 。本 文 以研 华 A DAM 数据采 集 卡为例 ， 进行 数据 采集 卡适 配器 的开 发 。 一一 一一一一一一一 2 0 1 7年 第 1 期 崔晶等 综采 工作 面复 杂装备 嵌入 式协 同仿真 平 台设计 5 1 取消公布 取消订购 退 出联邦执行 撤蛸联邦执 行 P G／ P C 接 口设置 建立连接 L o a d t o o l 激活连接 Ne w s s 从 P L C读取数据 M fi el d r e a d 二二]二 数据写入 P L C M f ie l d _wr i t e 退 出 Un l o a d t o o l 3 P LC适 配 器 开 发 不 意 研华 AD AM 数据 采 集卡 支持 AS C I I 协 议 编程 实 现其 与 P C的连 接 ， 编程 主要 流 程 为 通 过 串 口发 出命令 ， 然后 收取 回复I ⋯ ， 如 图 4 所 示 。数据 采集 卡 适 配 器 开 发 步 骤 ① 安 装 驱 动 和 测 试 软 件 Ut i l i t y ， 然后没置串 口通信参数， 再配置模块参数 ， 之 后可 通过 函 数 调用 的方 式 编 程 。② 在 串 口的打 开 、 状 态读取 和 属 性 设 置 阶段 ， 进行 R TI 联 邦 创 建 等 准备 工作 。③ 在 串行 数据 的 发送 和接 收 阶段 ， 进 行 RT I 属性 值 的更 新 。④ 在 串 口的关 闭 阶 段 ， 进 行 RT I 的取 消公布 等操作 。⑤ 退 出联邦 。 商⋯ 丙 ⋯ I 取消公布 取消订购 退出联 邦执行 撤销联邦执行 串口关 闭 Clo s e H a n d l e 图 4 数据采集卡适 配器开 发示 意 3平 台功 能测试 以综采 工作 面“ 机” 协 同控 制系统 为例 ， 测试 综采 工作 面 复 杂 装 备 嵌 入 式 协 同仿 真 平 台 的 可行 性。平台主要任务及联邦成员分配 ① 采煤机位置 检 测 和 液 压 支 架 控 制 任 务 ， 设 计 由 西 门 子 S 7 2 0 0 P I C仿真完成， 建立 P I C RT I 联邦成员 。② 数 据 采 集 任 务 。 设 计 由 ADAM一4 1 1 7数 据 采 集 器 完 成 ， 建立 AD AMR T I 联 邦 成 员 。③ 数 据 处 理 计 算 任 务 ， 设 计 由 MATI AB完 成 ， 建 立 MATL AB R T 1 联邦 成 员 。④ 运 动学仿 真任 务 ， 设 计 由 AD AMS完 成 ， 建立 ADAMS R TI 联邦 成员。同时为控制平台 整体运行 ， 设 立控 制 台程序联 邦成 员 Ma i n E XE 。平 台运行 支撑 环境选 用清 华大 学 开发 的 TH R TI ， 其 控制台程 序界面为 R t i g ～ g u i 。根据各仿真联邦成 员功能和 实际 分布情 况， 将 P L C RT I联邦 成员和 ADAMR TI 联邦成员分配在 P C 一1 ， 负责平 台硬件 部 分 的数据 采集 和控制 ； MA TI AB R TI 联 邦成 员 和 ADAMS R TI 联 邦成员 分配 在 P C 一 2 ， 负 责平 台科 学 计 算 和运 动学 模拟 ； Ma i n E X E联 邦成 员和 Rt i g g u i 分配在 P C 一 3 ， 负 责平 台整 体 运 行 控 制 。综 采工 作 面“ j机” 协同控制系统仿真平台结构如图 5所示。 图 5 综采工作面“ 三机” 协同控制系统仿真平台结构 在平 台运行过程中， AD AMR TI 联邦成 员订购 Ma i n E X E控 制 台程序联 邦成 员需求 ， 并 实时 发布 至 平 台进行 数据共 享 。P I C R TI 联邦 成 员实时 检测 采 煤机 位置 信号 ， 并发 布至平 台 。MATI A B R TI 联 邦 成 员 则 订购 P L C R TI 联 邦成 员 检测 的采 煤 机 位 置 信 号，经 过 计 算 公 布 采 煤 机 位 置 至 平 台。 AD AMS RTI 联邦 成 员订 购 MATI AB RT I 联 邦 成 员输 出 的采煤 机位 置 信 号后 ， 驱 动采 煤机 三维 模 型 运动仿真。经仿真过程在线观测 ， 仿真输 出的采煤 机位置曲线和 MAT 1 AB R T I 联邦成员计算 的采煤 机位 置 曲线一致 ， 表 明平 台各异 构 模 型 问实 现 了数 据交 互仿 真 。 一一 一一一一一一一～一一 一一一一 一一一一一一一一一 一 一一一一 一一一一一一一一一 一 一一一一一一一一一一一一一 第 4 3卷 第 1 期 2 0 1 7年 1 月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Aut o mat i o n Vo 1 ． 4 3 NO． 1 J a n ．2 O1 7 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 0 1 0 0 5 2 0 4 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 7 ． 0 1 ． 0 1 3 张雅俊 ， 乔铁柱． 基于速度控制的多级带式输送机顺序启动方法E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 7 ， 4 3 1 5 2 5 5 ． 基于速度控制的多级带式输送机顺序启动方法 张雅 俊 ， 乔 铁 柱 s k 原理工大学 山西省测控技术与新型传感器工程技术研究中心 ，山西 太原0 3 0 0 2 4 摘 要 为 了提 高带式输 送机 的 节能效 率 ， 提 出 了一种 沿物 料运 送 分向顺序 启 动的 多级 带式输 送机 控制 方 法。在胶带上物料横截面积最大的前提下， 该方法首先建立带速与负载的 匹配模型， 然后通过设计科 学合理 的加速 曲线 ， 实现 带 式输送 机软 启动后 的速度 与 匹配 带速之 间 的变频调 节 ， 最后 计算各 级 带式输 送机 顺序 启 动的控 制 时 间。仿真 分析 结果 表 明 ， 该方 法 的节 能效率 为 1 2 。 关键词 多级带式输送机；速度控制；顺序启动 ；节能效率 中图分 类号 T D6 3 4 ． 1 文 献标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 6 1 2 3 0 1 O 2 8 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ ww w． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 1 2 3 0 ． 1 0 2 8 ． 0 1 3 ． h t ml 收稿 日期 2 0 1 6 0 9 0 7 ； 修 回日期 2 0 1 6 1 2 0 3 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项 目 山西省 自然科学基金项 目 2 0 1 6 0 1 D0 1 1 0 5 9 。 作者简介 张雅俊 1 9 8 9 一 ， 男 ， 山西 吕梁 人 ， 硕士 研究 生 ， 主要研 究 方 向为新 型传 感器 与智 能控 制 、 测试计 量 技术 与煤 矿 电气 自动化 等 E ma i l 8 3 7 3 1 0 6 8 6 q q ．c o rn。 4 结 语 搭 建 了基 于 HL A 技术 的综 采 工作 面复 杂装 备 嵌 入式 协 同仿真 平 台 ， 针 对平 台实 现 的关 键技 术 开 发 了 MA TL AB 、 AD MAS软件 适 配 器 和 P L C、 数 据 采集卡硬件适配器。通过综采工作面“ 三机” 协 同控 制 系统 实例 验证 ， 该 平 台能 够满 足 综 采 工 作 面 复 杂 装 备 实时嵌 入式 仿真 需求 。 参 考 文 献 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6] _ 王金华 ． 我 国煤矿开采机械装备及 自动化技术新 进展 [ J ] ． 煤炭科 学技术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 1 1 4 ． 樊启 高． 综采工作面“ 三机” 控制 中设备定位及任 务协 调研 究[ D ] ． 徐州 中国矿业大学 ， 2 0 1 3 ． 张睿 ， 王之腾 ， 张宏 军 ， 等． 浅析 建模 与仿真 领域 的现 状 与发展 趋势[ J ] ． 系统仿真 学报 ， 2 0 1 3 ， 2 5 增 刊 1 5 2 5 5 ． 唐树 才． 基 于扩 展 HL A 的 协 同仿 真支 撑 环 境研 究 E D ] ． 北京 清华 大学 ， 2 0 0 8 ． 赖明珠 ， 段 志 鸣 ， 刘 素艳 ， 等． 基于 HL A 的多领域 协 同仿 真模 型集成研 究[ J ] ． 计算 机工程 ， 2 0 1 2 ， 3 8 1 6 7 7 8 O ． 岳英 超 ， 肖田元 ， 范 文慧 ， 等． 面向高 速动 车组列 车的 协 同仿 真 平 台 [ J ] ．系 统 仿 真 学 报 ， 2 0 1 l ， 2 3 8 ] 6 8】 一 ] 6 85 ． [ 7] [ 8] [ 9] E l o ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] 陈新 ， 范文慧 ， 岳英 超． 一种支持异构操作 系统 的协 同 仿真运行支 撑 系统 [ J ] ． 系统 仿 真学 报 ， 2 0 1 l ， 2 3 增 刊 1 8 3 8 5 ． 任来 红． 基于 HL A的综采工作 面嵌入式 协 同仿真技 术研 究[ D ] ． 青 岛 山东科技大学 ， 2 0 1 5 ． 蒯伟 ， 张志 辉． S i mu l i n k模 型在 HL A 仿 真 中 的应 用 方法 研 究 [ J ] ． 计 算 技 术 与 自动 化 ， 2 0 1 2 ， 3 1 3 3 4 3 8． 史璐莎 ， 张斌 ， 张 涛． MA TL AB环 境 中 HL A联 邦成 员开发技 术研 究 [ J ] ． 计 算 机 技 术 与 发 展 ， 2 0 1 3 ， 2 3 1 O 1 0 1 4 ． 梁思率 ， 张 和明． AD AMS二次 开发技 术在 分布 式仿 真中的应用 [ J ] ． 系 统仿 真学 报 ， 2 0 0 9 ， 2 1 1 0 2 9 4 0 2 94 4． 杨 帆 ， 高德 欣 ， 于 永 茂 ， 等． 基 于 P r o d a v e的西 门子 P L C监控系统 设计 及应 用 [ J ] ．自动 化技 术 与应 用 ， 2 0 1 3， 3 2 4 6 3 6 6 ． 胡满 ， 胡 宁 ， 刘玉 霞． P R O DA VE在 S 7 2 0 0 P L C监控 系统 中的应用[ J ] ． 自动化技 术与应用 ， 2 0 1 3 ， 3 2 i 0 3 3 3 5． 屈武江． 串口数据采集 系统在 V S 2 0 0 8中 的设 计与实 现[ J ] ． 沈 阳 师范 大 学 学 报 自然科 学 版 ， 2 0 1 3 ， 3 1 3 4 0 9 4 1 2 ． 龚新文． 串口通信在 VS 2 0 0 8中的实现与 应用[ J ] ． 电 脑与 电信 ， 2 0 1 1 3 4 7 4 8 ．