基于C#的竖井挖掘系统上位机界面设计(2)
本课题采用的C#语言是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言；并定于在微软职业开发者论坛(PDC)上登台亮相；C#是微软公司研究员Anders Hejlsberg的最新成果；C#看起来与Java有着惊人的相似；它包括了诸如单一继承、接口、与Java几乎同样的语法和编译成中间代码再运行的过程；但是C#与Java有着明显的不同，它借鉴了Delphi的一个特点，与COM（组件对象模型）是直接集成的，而且它是微软公司 .NET windows网络框架的主角[8]-[12]。
C#是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的，由C和C++衍生出来的面向对象的编程语言；它在继承C和C++强大功能的同时去掉了一些它们的复杂特性（例如没有宏以及不允许多重继承）；C#综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言；C#是面向对象的编程语言；它使得程序员可以快速地编写各种基于MICROSOFT .NET平台的应用程序，MICROSOFT .NET提供了一系列的工具和服务来最大程度地开发利用计算与通讯领域[13]-[16]。
C#使得C++程序员可以高效的开发程序，且因可调用由 C/C++ 编写的本机原生函数，因此绝不损失C/C++原有的强大的功能；因为这种继承关系，C#与C/C++具有极大的相似性，熟悉类似语言的开发者可以很快的转向C#。
1.2 竖井挖掘现状
1.3 课题研究目的
本次竖井挖掘系统上位机界面设计就是利用C#来实现的，本课题即是对C#的开发实现以及主要应用做了简要概述，从各方面与其他软件进行了比较说明；从基础出发，学习掌握C#的开发方法，设计竖井挖掘系统上位机界面，实现挖掘模式和工作参数的用户设置，工作状态信息的实时显示，以及挖掘机运行轨迹的记录、回放和分析等功能；并使其具备人员手动操作与自动化操作的要求；手动操作能够通过双手柄人工操作；自动化操作能够通过人机触摸式操作。通过对现场的地理位置参数进行采集与分析，进一步确定竖井挖掘的适应性要求，设计竖井挖掘系统的上位机界面，从而完成竖井挖掘系统的自动控制。
1.4 课题研究方法
竖井挖掘机电控系统软件由两部分组成：
1) 基于组态软件或高级编程语言开发、运行于PC计算机上的、具有友好人机交互界面的管理软件；
2) 基于梯形图等逻辑编程语言、运行于PLC控制器上的底层控制软件；
软件的主要功能，是根据系统的工作模式和工作流程要求，利用PLC控制器的逻辑调度以及闭环PID控制，实现竖井挖掘机的五种典型挖掘模式的过程控制，包括手动控制和全自动操作。并使操作人员能够根据实际工况设置挖掘模式和工作参数，实时观察系统工作状态相关的各种信息，以及系统运行轨迹的记录、回放和分析。
3）建模软件；
要求计算软件输入各变量参数(大臂长度、小臂长度、铣挖机长度、中心转盘高度等)，输入参数后自动计算模型并将数据保存到PLC（坐标对应角度），还是上位机管理软件直接发送控制指令。
2 系统设计
2.1 总体设计
1）设计、建立挖掘机大臂、小臂和铣挖机头的三组件联动的运动模型，确定轨迹点对应的运动控制位置、角度和角速度等信息；
2）设计挖掘机系统运行时的各种运动约束条件和保护条件；
3）设计基于实时闭环反馈的液压油缸节流阀PID控制策略并整定控制参数。
2.2 PLC软件主要功能
1）包括大臂、小臂和铣挖机头的启停控制与运行保护、运行轨迹点、大小臂旋转角信息的采集等。
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