履帶起重機(jī)用人機(jī)交互界面

龐宏飛

（中石油長(zhǎng)城鉆探頂驅(qū)技術(shù)分公司，北京100101）

履帶起重機(jī)用人機(jī)交互界面

龐宏飛

（中石油長(zhǎng)城鉆探頂驅(qū)技術(shù)分公司，北京100101）

基于觸摸屏顯示器，在Flash軟件平臺(tái)上設(shè)計(jì)顯示器界面，利用FlashDevelop編程，開(kāi)發(fā)出一種履帶起重機(jī)用人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)工況設(shè)置、參數(shù)顯示、狀態(tài)指示、端口查詢(xún)、故障診斷及查詢(xún)、面板調(diào)試等功能，并在危險(xiǎn)情況下彈出報(bào)警框，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)界面友好、便于操作、功能完善、性能可靠，適宜在履帶起重機(jī)上推廣應(yīng)用。

履帶起重機(jī)；人機(jī)交互界面；工況設(shè)置

0 前言

力矩限制器系統(tǒng)通過(guò)傳感器測(cè)量吊臂拉板拉力、吊臂角度等數(shù)值，在力矩限制器主機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算和比較，同時(shí)通過(guò)顯示器向起重機(jī)的操作者實(shí)時(shí)顯示起重臂長(zhǎng)度和角度、吊鉤高度、工作幅度、實(shí)際起重量和額定起重量等參數(shù)。由此可見(jiàn)，顯示器在整個(gè)系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，是直接面向用戶(hù)且用戶(hù)使用最多的設(shè)備，因此其界面的友好性、功能的完善性、工作的可靠性對(duì)整個(gè)履帶起重機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要?；谟|摸屏顯示器，在Flash軟件平臺(tái)上設(shè)計(jì)出顯示界面，利用FlashDevelop編程，開(kāi)發(fā)出了適用于履帶起重機(jī)的人機(jī)交互界面。為方便操作者觀察和操作，設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面系統(tǒng)采用雙屏顯示，配有2個(gè)觸摸屏顯示器，一個(gè)用于力矩限制器顯示，另一個(gè)用于動(dòng)作控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1 用于力矩限制器的顯示界面

該顯示器主要用來(lái)設(shè)置工況，實(shí)時(shí)顯示力限器參數(shù)等。此外，還具有豐富的查詢(xún)界面，包括總線(xiàn)狀態(tài)查詢(xún)、控制器端口查詢(xún)、力限器故障查詢(xún)等，便于操作者或維修服務(wù)人員檢查控制器各類(lèi)詳細(xì)狀態(tài)參數(shù)。

以塔臂工況主界面為例介紹界面及數(shù)據(jù)顯示的含義，顯示器主界面如圖2所示，圖中顯示數(shù)值僅為示例，非實(shí)際值。界面主要由3部分組成。

圖2 主界面

（1）狀態(tài)欄。實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)主要報(bào)警和狀態(tài)。起重機(jī)操作者可以通過(guò)此狀態(tài)信息圖標(biāo)欄中顯示的狀態(tài)信息圖標(biāo)了解起重機(jī)工作狀態(tài)，且在不同界面間切換時(shí)，此狀態(tài)欄不變，實(shí)時(shí)顯示狀態(tài)信息，便于操作者觀察。主要包括工況代碼、總線(xiàn)狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、力限器故障代碼、預(yù)警指示、停機(jī)指示、高度限位報(bào)警。

（2）顯示欄。界面主要信息顯示區(qū)域。主要包括起重機(jī)工況及工作幾何參數(shù)，力矩百分比和吊重，接地比壓、整車(chē)重心、水平傾角及回轉(zhuǎn)角度的組合顯示。將整個(gè)顯示區(qū)域劃分為3大塊，界面美觀、布局緊湊，各種數(shù)據(jù)一目了然，將主要數(shù)據(jù)集中在一個(gè)主界面顯示，便于操作者查看。

（3）按鍵欄。用于顯示欄內(nèi)容的切換、報(bào)警靜音及鎖屏。

1.2 工況和倍率設(shè)置界面

正確的設(shè)置工況和倍率是保證正確使用力限器系統(tǒng)的重要因素，因此這里采用兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)工況設(shè)置，兩者互為備用，提高工況設(shè)置的可靠性。

（1）工況代碼圖形化選擇設(shè)置界面（圖3）。點(diǎn)擊左側(cè)圖標(biāo)，在右側(cè)顯示區(qū)域顯示其對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)，點(diǎn)擊選取需要的參數(shù)，對(duì)于超起配置和倍率則通過(guò)虛擬鍵盤(pán)直接輸入的方式，輸入所需要的數(shù)值。

（2）工況代碼直接輸入設(shè)置界面（圖4）。點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)輸入?yún)^(qū)，彈出虛擬鍵盤(pán)，輸入工況代碼、倍率及超起配重值。

(6)監(jiān)理工作流程。包括施工方案的審批程序；分包單位資格的審查程序、質(zhì)量控制流程、材料進(jìn)場(chǎng)審批程序；隱蔽工程驗(yàn)收程序等，可用流程圖(表)表述。

圖3 工況圖形化設(shè)置界面

圖4 工況代碼輸入界面

1.3 查詢(xún)界面

（1）總線(xiàn)查詢(xún)界面（圖5）。在CAN總線(xiàn)狀態(tài)查詢(xún)界面，顯示了力限器系統(tǒng)各個(gè)部件之間的CAN通信狀態(tài)，各種狀態(tài)圖標(biāo)的含義。當(dāng)總線(xiàn)通信出現(xiàn)故障時(shí)，操作者可以通過(guò)故障查詢(xún)界面查詢(xún)具體故障來(lái)源，從而為解決故障節(jié)省時(shí)間。

（2）端口查詢(xún)界面（圖6）。該界面顯示控制器物理端口的輸入輸出狀態(tài)或數(shù)值，操作和服務(wù)人員可以通過(guò)此界面查看各端口數(shù)值，指導(dǎo)操作和維修。

圖5 總線(xiàn)查詢(xún)界面

圖6 端口查詢(xún)界面

（3）力限器故障查詢(xún)界面（圖7）。故障代碼查詢(xún)界面可以有效地幫助起重機(jī)操作者或者服務(wù)工程師了解顯示器上出現(xiàn)的故障代碼的含義，分析故障的原因和相應(yīng)的解決辦法，為排除故障提供了極大的幫助。

圖7 故障查詢(xún)界面

（4）超起配重優(yōu)化界面（圖8）。起重機(jī)操作者在操作車(chē)輛之前，通過(guò)此界面進(jìn)行超起配重優(yōu)化，計(jì)算在相應(yīng)工況下應(yīng)該使用的超起配重量，指導(dǎo)客戶(hù)選擇合適的超起配重，提高工作安全性。點(diǎn)擊輸入左側(cè)相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行超起配重及額定起重量的計(jì)算。

2 用于動(dòng)作控制的顯示界面

該顯示器主要用來(lái)進(jìn)行行走、回轉(zhuǎn)、起升、變幅等動(dòng)作控制及報(bào)警信息、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示，此外，還包括總線(xiàn)狀態(tài)查詢(xún)、控制器端口查詢(xún)、控制器故障查詢(xún)、發(fā)動(dòng)機(jī)故障查詢(xún)、手柄查詢(xún)、GPS解鎖、起重機(jī)故障自診斷以及面板調(diào)試等，便于操作者或維修服務(wù)人員排查故障及更改控制器參數(shù)。

圖8 超起配重優(yōu)化界面

2.1 界面圖形及數(shù)據(jù)顯示

此界面主要用來(lái)進(jìn)行動(dòng)作控制、參數(shù)數(shù)值及報(bào)警信息等顯示。如圖9所示，圖中顯示數(shù)值僅為示例，非實(shí)際值。界面主要由以下3部分組成。

圖9 主界面

（1）狀態(tài)欄——實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)主要報(bào)警和狀態(tài)。起重機(jī)操作者可以通過(guò)此狀態(tài)信息圖標(biāo)欄中顯示的狀態(tài)信息圖標(biāo)了解起重機(jī)工作狀態(tài)。主要包括安裝模式指示、總線(xiàn)狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、強(qiáng)制指示、GPS狀態(tài)指示、GPS鎖車(chē)指示等。

（2）顯示欄——界面主要信息顯示區(qū)域。主要分為故障報(bào)警顯示區(qū)域、泵壓力顯示區(qū)域、GPS狀態(tài)顯示區(qū)域、超起配重水平度顯示區(qū)域、系統(tǒng)動(dòng)作選擇區(qū)域、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示區(qū)域、雙卷?yè)P(yáng)同步監(jiān)控區(qū)域。系統(tǒng)動(dòng)作選擇區(qū)域布局以手柄動(dòng)作方向?yàn)橐罁?jù)，垂直方向是手柄Y軸方向上的動(dòng)作組合，水平方向是手柄X軸方向上的動(dòng)作組合，動(dòng)作選擇與手柄相匹配，便于操作者執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

（3）按鍵欄——用于顯示欄內(nèi)容的切換、報(bào)警靜音及鎖屏。

2.2 起重機(jī)故障自診斷界面

此界面通過(guò)檢查履帶起重機(jī)用各傳感器輸入或執(zhí)行器輸出是否正確，按不同電氣元器件位置在顯示器上以3D方式顯示其狀態(tài)，故障時(shí)給予報(bào)警。利用此界面能夠快速確定設(shè)備的運(yùn)行情況，判定出現(xiàn)故障的位置，縮小保養(yǎng)和維修的成本，為操作者排除故障提供有效的指導(dǎo)。與工況同步顯示此工況下的診斷界面，隨工況的不同自動(dòng)更新診斷界面。以圖10所示重型主臂工況為例，對(duì)此界面進(jìn)行說(shuō)明。將起重機(jī)分為主臂、轉(zhuǎn)臺(tái)、桅桿3大部分，當(dāng)位于起重機(jī)不同部位的傳感器或執(zhí)行器故障時(shí)，界面起重機(jī)圖形相應(yīng)部分彈出報(bào)警框，提示故障發(fā)生在此部分。據(jù)此點(diǎn)擊圖形中提示部位或界面右側(cè)相應(yīng)圖標(biāo)進(jìn)入故障查詢(xún)界面，以主臂故障為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖11所示，各位置電器件圖標(biāo)顯示綠色為安全狀態(tài)，顯示紅色為報(bào)警狀態(tài)。

圖10 標(biāo)準(zhǔn)重型主臂工況下故障自診斷界面

圖11 主臂故障查詢(xún)界面

2.3 面板調(diào)試界面

對(duì)于履帶起重機(jī)起升、變幅、回轉(zhuǎn)、行走四大操作動(dòng)作而言，要讓動(dòng)作有輸出往往不難，但要讓各個(gè)動(dòng)作操作起來(lái)既平穩(wěn)、迅速，又沒(méi)有沖擊、晃動(dòng)，這些微動(dòng)性操作細(xì)節(jié)常常是很難調(diào)節(jié)的。除了程序邏輯算法準(zhǔn)確無(wú)誤，控制參數(shù)的匹配是決定這些微控性的主要因素。通過(guò)分析和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有一些參數(shù)對(duì)這4種動(dòng)作的性能有著重大影響。為了方便對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行修改，特開(kāi)發(fā)了此面板調(diào)試功能。有經(jīng)驗(yàn)的操作者或維修人員可以使用該工具通過(guò)顯示器操作面板對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，優(yōu)化整車(chē)動(dòng)作性能。面板調(diào)試界面如圖12所示。點(diǎn)擊右側(cè)動(dòng)作圖標(biāo)，在左側(cè)彈出相應(yīng)可以調(diào)節(jié)的參數(shù)，點(diǎn)擊參數(shù)圖標(biāo)，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，如圖13所示，在此界面中，列出了與其相關(guān)的一些參數(shù)，點(diǎn)擊輸入欄，彈出虛擬鍵盤(pán)，輸入設(shè)定值后點(diǎn)擊參數(shù)修改，即可實(shí)現(xiàn)參數(shù)值的修改，點(diǎn)擊參數(shù)讀取，可以獲得當(dāng)前各參數(shù)的設(shè)定值。

圖12 面板調(diào)試界面

3 結(jié)語(yǔ)

以觸摸屏顯示器為硬件基礎(chǔ)，對(duì)履帶起重機(jī)人機(jī)交互界面要實(shí)現(xiàn)功能及總體界面風(fēng)格做出規(guī)劃，確定采用兩個(gè)觸摸屏顯示器，一個(gè)主要用于工況設(shè)置及力限器相關(guān)數(shù)據(jù)顯示及故障查詢(xún)，另一個(gè)顯示器主要用于動(dòng)作控制、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示、發(fā)動(dòng)機(jī)故障和手柄查詢(xún)、故障自診斷及面板調(diào)試，每個(gè)顯示器都可以通過(guò)導(dǎo)航鍵在各個(gè)界面之間實(shí)現(xiàn)自由切換，方便用戶(hù)操作和查詢(xún)。然后利用Flash動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)軟件及FlashDevelop編程軟件對(duì)履帶式起重機(jī)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了人機(jī)界面的設(shè)計(jì)及編程，最后通過(guò)CAN總線(xiàn)，在控制器和顯示器之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，顯示器接收控制器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示，控制器接收顯示器發(fā)送的指令，實(shí)現(xiàn)起升、變幅、行走、回轉(zhuǎn)動(dòng)作。此人機(jī)交互界面已在公司新系列履帶起重機(jī)上得到應(yīng)用，其界面友好、方便操作、功能完善、工作可靠，滿(mǎn)足了用戶(hù)的需求，得到了用戶(hù)的肯定。

TH213.7

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.27