[实用新型]一种基于GPS精确授时的轨道式群吊同步系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种基于GPS精确授时的群吊同步系统的设计与实现。具体地说，本实用新型涉及了一种利用GPS精确地授时，PC机与终端模块控制吊车的前进速度以实现群吊的同步的系统。

背景技术：

普通铁路是由25米长的短轨铺设而成的，由于铁路短轨的有缝接头和列车车轮撞击发出的声响，乘坐的列车不停地发出“嗒嗒、嗒嗒”的响声。采用长轨(铁轨长度约500米)铺设铁路可以大大减少了线路钢轨的焊接接头数量，减少了轮轨冲击、振动，提高了轨道铺设精度，保持了轨道的持续平顺，确保了轨道处于优良状态，具有铺设速度快、安全性能好、铺设精度高等特点。由于高速铁路对钢轨的要求特别高，铺设铁路时选用长轨。长轨在出厂后经由专门的列车运输至施工现场，通过长轨铺设机进行焊接。

长轨在装入列车过程中需要多个起重设备(一般采用吊车)协同工作，若出现起重设备运动不同步的情况，则吊车间相互作用力会对铁轨或设备装置造成损坏。已有的系统一般采用电磁方式进行运行装置的精确定位。

随着科学技术的发展，精确的时间同步需求越来越广泛。利用全球定位系统GPS(Global Positioning System)可进行高精度全球授时。不同设备将各自GPS接收机输出的时间信号修正成标准时间，便可使不同设备之间的时间精确统一，其精度可以达到几十纳秒。随着技术的不断发展，GPS接收机的集成度越来越高，价格越来越低。因此，GPS已经成为目前应用最广泛的主动式高精度卫星授时手段。

实用新型内容：

本系统目的在满足精度的前提下采用一种时间同步的方法解决多个吊车运动中的同步问题。整个系统在通信上采用的是应答方式，具有可靠性高的优点。

一种基于GPS精确授时的轨道式群吊同步系统，其特征在于：包括GPS设备，PC机，终端模块，其中终端模块包括控制子模块、通信子模块、PLC子模块、执行子模块。系统的具体拓扑结构如下图1所示；终端模块如图2所示。

各模块的具体功能为：

1)通信子模块实现控制子模块与PC机之间的通信，可以选择RS232通信，也可以选择网络通信的方式；

2)控制子模块一方面借助通信子模块实现与PC机之间的通信，获取GPS的时间信息等参数；另一方面与PLC通信，得到吊车的当前位置，进而控制PLC模块的脉冲输出等功能；

3)PLC子模块带有位控模块(位置控制模块)，通过位置控制模块可以得到吊车的当前位置，输出脉冲控制执行子模块运转完成闭环控制；

4)执行子模块由伺服电机及其外围设备构成。

本实用新型的具体实现步骤如下：

(1)PC机控制吊车的同时启动

行走设备启动前，PC机读取GPS的时间，通过报文的方式，为每个终端模块进行精确授时。通信过程采用应答方式，可以保证每个终端设备得到当前的GPS设备的时间。PC机通过命令控制运动模块在某个绝对时间后同时启动，终端模块依据这个时刻换算为相应的时间后启动运行机构，这样可以控制多个吊车的同步启动。PC机软件控制流程如下图3所示：

(2)PC机对模块在运行中的控制

在吊车的行进过程中，通过向下位机的模块循环发布当前的GPS时间，终端模块据此进行速度的微调，从而可以保持多个吊车的同步。在吊车运行过程中，PC机一直以循环的方式发送报文，保持与终端模块的通信。PC机的软件控制流程如图4所示。

当终端模块运行至目的地址后，给PC机发送数据报文并自动停止运行。当所有模块停止后，则本次运行结束。

(3)终端模块在运行中调整速度的方式

在终端模块收到PC机的启动数据包后，所有终端选择同一种运行模式。该运行模式把绝对时间与模块运行的距离关联起来。在运行过程中，当终端模块收到PC机传递的实时GPS时间后，据此调整运行速度。

步骤(1)中，系统的终端个数为24～40个。依据终端模块的个数不同，启动滞后时间设置为2～5秒。

步骤(2)中，PC机循环发送报文的周期设置为1～2秒。

步骤(3)中，终端模块的运行速度选择区间为每秒0.1～2米。

本系统采用一种时间同步的方法解决多个吊车运动中的同步问题。

附图说明

图1系统拓扑结构图。

图2终端模块结构图。

图3PC机软件控制流程。

图4PC机的软件控制流程。

图5PC机与终端通信模式。

具体实施方式

作为应用案例，本实用新型具体设备的选择如下：