CN113323674B - 一种智能遥控盾构机及模拟3d试验台的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，属于盾构机及模拟3D试验台。本发明将遥控手柄的按键与盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行关联配置，形成配置文件；通过捕捉遥控手柄，并检测是否有按键被触发，若检测到有按键被触发，按照所述配置文件，对盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行读写操作。本发明能够基于现有的游戏手柄来遥控盾构机及模拟3D试验台，解决了工控机遥控盾构机及拼装机遥控3D试验台操作不便、手感不好等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，属于盾构机及模拟3D试验台。
背景技术
盾构法隧道施工工艺由于具有安全性高、效率高、经济适用等优点，现在广泛应用于现代城市地下隧道的施工。盾构法的主要原理是由盾构机在地下掘进时切割岩体完成挖掘，然后在盾尾拼接好管片并注浆成型，以此往复完成整个隧道的施工。目前公司作为国内最大的盾构设备供应商，急需培养大批的盾构司机及相关盾构操作人员，盾构3D模拟试验台也就应用而生，盾构机3D模拟操作台是紧密结合盾构市场施工维保人员供不应求情况，依托自身盾构机生产制造优势而着力推出的创新产品，能够通过模拟实验、模拟故障排除达到教学、研发等目的。
在长期的使用过程中，不仅广大盾构司机在使用工控机操作盾构机过程中发现了一些不便，而且师生在使用拼装机遥控器操作3D试验台时也同样发现了一些不便，主要共性有以下两点：工控机和拼装机遥控器由于体积较大、按钮较多，具有携带不便且手感不好；工控机和拼装机遥控器为公司委外产品、具有成本高、维护不便的缺点，不易于大面积推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，以解决目前工控机遥控盾构机及拼装机遥控3D试验台操作不便、手感不好的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，该方法包括以下步骤：
1)选择用于遥控盾构机及模拟3D试验台的遥控手柄，并采用windows服务的方式编写所述遥控手柄的驱动程序；
2)将所选的遥控手柄的按键与盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行关联配置，形成配置文件；
3)获取遥控手柄API函数，根据遥控手柄API函数捕捉遥控手柄，并检测是否有按键被触发，若检测到有按键被触发，按照所述配置文件，对盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行读写操作。
本发明将遥控手柄的按键与盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行关联配置，形成配置文件；通过捕捉遥控手柄，并检测是否有按键被触发，若检测到有按键被触发，按照所述配置文件，对盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行读写操作。本发明能够基于现有的游戏手柄来遥控盾构机及模拟3D试验台，解决了工控机遥控盾构机及拼装机遥控3D试验台操作不便、手感不好等缺点。
进一步地，所述步骤3)中当检测到遥控手柄的数字按键按下时，根据配置文件中按键值所绑定的PLC点位信息对PLC进行写操作；当检测到遥控手柄的按键抬起，将PLC点位信息恢复到原始位置；当检测到遥控手柄的模拟按键按下时，根据前后两次检测间隔时长和变化范围大小确定是否对PLC进行写操作。
进一步地，所述的模拟按键为手柄的左右摇杆，采用stopwatch方式检测手柄左右摇杆被触发的时间，当检测到前后两次间隔时间大于设定时间阈值，且前后两次左右摇杆的变化范围大于设定阈值时，对PLC进行相应的写操作。
进一步地，所述配置文件采用XML格式。
进一步地，启动加载配置文件时，根据配置文件所配置的PLC点位信息会加载成不同的格式并存储到内存。
进一步地，当检测到手柄按键被触发时，根据不同的按键值调用Snap7控件中的不同的API函数，进而实现读写PLC操作。
附图说明
图1是本发明智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法的流程图；
图2是本发明实施例中的配置文件格式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明为解决工控机遥控盾构机及拼装机遥控3D试验台操作不便、手感不好等缺点，提供了一种智能遥控盾构机与3D试验台的方法，该方法利用遥控手柄实现对遥控盾构机与3D试验台的智能遥控，该方法首先选择用于遥控盾构机及模拟3D试验台的遥控手柄，并采用windows服务的方式编写所述遥控手柄的驱动程序；然后将所选的遥控手柄的按键与盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行关联配置，形成配置文件；最后通过捕捉遥控手柄，并检测是否有按键被触发，若检测到有按键被触发，按照所述配置文件，对盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行读写操作。该方法的具体实现流程如图1所示，具体实现过程如下。
1.根据实际需求选择遥控手柄类型和厂家。
目前的遥控手柄包括有线遥控手柄和无线遥控手柄两类，可根据实际项目需求即可；市面上较为流行的游戏手柄厂家有北通、任天堂、微软、索尼等各大知名厂家，本实施例所选择的厂家为北通，例如可采用北通有线蝙蝠游戏手柄以及北通无线宙斯游戏手柄。
2.采用windows服务的方式编写遥控手柄的驱动程序，并进行键值定义。
在windows服务程序中实现游戏手柄驱动程序，该驱动程序用于监测游戏手柄按键是否有按键按下，同时还必须区分数字按键和模拟按键以及不同按键键值，其中游戏手柄中模拟按键只有左右摇杆，其他游戏手柄按键都是数字按键。
游戏手柄按键第一次插入电脑U口后会自动添加相关驱动，windows服务程序按照游戏手柄厂商提供相关资料对其进行编码，进而通过不同键值区分模拟按键、数字按键以及各个按键。windows服务本身不支持对话框弹出，本次服务所采用的对话框弹出是使用c#与微软.NET框架中的IntPtrStruct相结合开发的一个功能模块。
本实施例中选用的游戏手柄包括有数字按键和模拟案件两类，这两类按键的键值定义如下。其中数字按键定义的键值为：None＝0x0,UP＝0x01,Down＝0x02,Left＝0x04,Right＝0x08,B1＝0x10,B2＝0x20,B3＝0x40,B4＝0x80,B5＝0x100,B6＝0x200,B7＝0x400,B8＝0x800,B9＝0x1000,B10＝0x2000。模拟按键定义的键值为：摇杆中心位置为32768，左右摇动时左边为0右边为65535；上下摇动时下边为0上边为65535。
3.将遥控手柄的按键键值与盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行关联配置，形成配置文件。
本发明中盾构机及3D试验台所用的是西门子PLC，西门子提供一种开源的控件Snap7用于读写PLC；西门子PLC经常使用的块有DB块、M块、I块以及常见类型有单精度浮点型、BOOL类型、无符号短整形、有符号短整形以及字节数组类型，每个PLC点位信息对应某个块的起始地址，同时根据所表示的字段类型获取结束地址。
本发明根据预先定义好的功能按键说明，将手柄按键与盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息以xml格式写成配置文件，windows服务程序在启动时加载配置文件；将游戏手柄功能按键与PLC点位信息以配置文件的方式呈现主要用于方便更改手柄按键功能值；当需要更改手柄按键功能时，只需要修改其配置文件即可，其配置文件格式如图2所示。windows服务程序在启动加载配置文件时，根据配置文件所配置的PLC点位信息会加载成不同的格式并存储到内存。
4.捕捉遥控手柄，并检测是否有按键被触发，根据按键被触发情况对PLC进行读写操作。
本发明据手柄相关API函数去捕捉游戏手柄；如果捕捉到游戏手柄，则触发定时器；该定时器用于检测手柄是否有按键按下，定时间隔默认设置为10ms，间隔时间可配置。人手动触发一次手柄按键，一般至少需要在50ms以上，因此，windows服务程序可设置成10ms，足够满足检测手柄按键是否有按键按下；如果windows服务程序未捕捉到游戏手柄，则提示手柄连接失败，请重新连接；同时根据所获得的错误码提示不同的异常情况。当检测到游戏手柄按键被触发时，会根据不同的按键值调用Snap7控件中的不同的API函数，根据配置文件实现读写PLC操作。
具体而言，由于本实施例中的遥控手柄的案件包括有数字按键和模拟案件，对其触发的检测不相同。当检测到数字按键按下，windows服务程序会根据配置文件中按键值所绑定的PLC点位信息对PLC进行写操作；同时当检测到按键抬起，则服务程序会将PLC点位信息恢复到原始位置；当检测到模拟按键按下，即手柄左右摇杆被触发，手柄左右摇杆变化范围在0-65535之间，为满足实际工程需求，需要对摇杆值做出相应的处理，在windows服务程序中采用stopwatch方式，该方式用于精确计算时间，可以精确到纳秒级，当检测到前后两次间隔时间大于10ms，且前后两次变化范围大于100，对PLC进行写操作，进而实现对盾构机及模拟3D试验台的控制。
本发明的上述方法可以通过编写Windows服务程序实现，使得该Windows服务程序能够监听游戏手柄按键是否按下，并能够根据不同按键值读写PLC点位信息。windows服务程序本质上也是一个进程，在服务部署完成后，为防止服务异常结束可以通过修改其注册列表，利用windows服务本身的触发机制，使其在windows服务结束后能够自启动；也可以单独写一个进程定时监测windows服务是否在运行，如果已在运行，则什么也不做，如果未在运行，则将该服务重新启动。
通过上述过程可知，本发明能够基于现有的游戏手柄来遥控盾构机及模拟3D试验台，解决了工控机遥控盾构机及拼装机遥控3D试验台操作不便、手感不好等缺点，提高了用户体验感和满意度，有很好的应用前景。
Claims (5)
1.一种智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)选择用于遥控盾构机及模拟3D试验台的遥控手柄，并采用windows服务的方式编写所述遥控手柄的驱动程序；
2)将所选的遥控手柄的按键与盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行关联配置，形成配置文件；
3)获取遥控手柄API函数，根据遥控手柄API函数捕捉遥控手柄，并检测是否有按键被触发，若检测到有按键被触发，按照所述配置文件，对盾构机及模拟3D试验台的PLC点位信息进行读写操作；
所述步骤3)中当检测到遥控手柄的数字按键按下时，根据配置文件中按键值所绑定的PLC点位信息对PLC进行写操作；当检测到遥控手柄的按键抬起，将PLC点位信息恢复到原始位置；当检测到遥控手柄的模拟按键按下时，根据前后两次检测间隔时长和变化范围大小确定是否对PLC进行写操作。
2.根据权利要求1所述的智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，其特征在于，所述的模拟按键为手柄的左右摇杆，采用stopwatch方式检测手柄左右摇杆被触发的时间，当检测到前后两次间隔时间大于设定时间阈值，且前后两次左右摇杆的变化范围大于设定阈值时，对PLC进行相应的写操作。
3.根据权利要求1所述的智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，其特征在于，所述配置文件采用XML格式。
4.根据权利要求1所述的智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，其特征在于，启动加载配置文件时，根据配置文件所配置的PLC点位信息会加载成不同的格式并存储到内存。
5.根据权利要求4所述的智能遥控盾构机及模拟3D试验台的方法，其特征在于，当检测到手柄按键被触发时，根据不同的按键值调用Snap7控件中的不同的API函数，进而实现读写PLC操作。
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