履带起重机用人机交互界面

庞宏飞

（中石油长城钻探顶驱技术分公司，北京100101）

履带起重机用人机交互界面

庞宏飞

（中石油长城钻探顶驱技术分公司，北京100101）

基于触摸屏显示器，在Flash软件平台上设计显示器界面，利用FlashDevelop编程，开发出一种履带起重机用人机交互界面，实现工况设置、参数显示、状态指示、端口查询、故障诊断及查询、面板调试等功能，并在危险情况下弹出报警框，发出报警信号。整个系统界面友好、便于操作、功能完善、性能可靠，适宜在履带起重机上推广应用。

履带起重机；人机交互界面；工况设置

0 前言

力矩限制器系统通过传感器测量吊臂拉板拉力、吊臂角度等数值，在力矩限制器主机中进行运算和比较，同时通过显示器向起重机的操作者实时显示起重臂长度和角度、吊钩高度、工作幅度、实际起重量和额定起重量等参数。由此可见，显示器在整个系统中有着举足轻重的作用，是直接面向用户且用户使用最多的设备，因此其界面的友好性、功能的完善性、工作的可靠性对整个履带起重机来说至关重要。基于触摸屏显示器，在Flash软件平台上设计出显示界面，利用FlashDevelop编程，开发出了适用于履带起重机的人机交互界面。为方便操作者观察和操作，设计的人机交互界面系统采用双屏显示，配有2个触摸屏显示器，一个用于力矩限制器显示，另一个用于动作控制，系统结构如图1所示。

图1 系统结构

1 用于力矩限制器的显示界面

该显示器主要用来设置工况，实时显示力限器参数等。此外，还具有丰富的查询界面，包括总线状态查询、控制器端口查询、力限器故障查询等，便于操作者或维修服务人员检查控制器各类详细状态参数。

以塔臂工况主界面为例介绍界面及数据显示的含义，显示器主界面如图2所示，图中显示数值仅为示例，非实际值。界面主要由3部分组成。

图2 主界面

（1）状态栏。实时显示系统主要报警和状态。起重机操作者可以通过此状态信息图标栏中显示的状态信息图标了解起重机工作状态，且在不同界面间切换时，此状态栏不变，实时显示状态信息，便于操作者观察。主要包括工况代码、总线状态、发动机状态、力限器故障代码、预警指示、停机指示、高度限位报警。

（2）显示栏。界面主要信息显示区域。主要包括起重机工况及工作几何参数，力矩百分比和吊重，接地比压、整车重心、水平倾角及回转角度的组合显示。将整个显示区域划分为3大块，界面美观、布局紧凑，各种数据一目了然，将主要数据集中在一个主界面显示，便于操作者查看。

（3）按键栏。用于显示栏内容的切换、报警静音及锁屏。

1.2 工况和倍率设置界面

正确的设置工况和倍率是保证正确使用力限器系统的重要因素，因此这里采用两种方式来实现工况设置，两者互为备用，提高工况设置的可靠性。

（1）工况代码图形化选择设置界面（图3）。点击左侧图标，在右侧显示区域显示其对应的选项，点击选取需要的参数，对于超起配置和倍率则通过虚拟键盘直接输入的方式，输入所需要的数值。

（2）工况代码直接输入设置界面（图4）。点击对应输入区，弹出虚拟键盘，输入工况代码、倍率及超起配重值。

(6)监理工作流程。包括施工方案的审批程序；分包单位资格的审查程序、质量控制流程、材料进场审批程序；隐蔽工程验收程序等，可用流程图(表)表述。

图3 工况图形化设置界面

图4 工况代码输入界面

1.3 查询界面

（1）总线查询界面（图5）。在CAN总线状态查询界面，显示了力限器系统各个部件之间的CAN通信状态，各种状态图标的含义。当总线通信出现故障时，操作者可以通过故障查询界面查询具体故障来源，从而为解决故障节省时间。

（2）端口查询界面（图6）。该界面显示控制器物理端口的输入输出状态或数值，操作和服务人员可以通过此界面查看各端口数值，指导操作和维修。

图5 总线查询界面

图6 端口查询界面

（3）力限器故障查询界面（图7）。故障代码查询界面可以有效地帮助起重机操作者或者服务工程师了解显示器上出现的故障代码的含义，分析故障的原因和相应的解决办法，为排除故障提供了极大的帮助。

图7 故障查询界面

（4）超起配重优化界面（图8）。起重机操作者在操作车辆之前，通过此界面进行超起配重优化，计算在相应工况下应该使用的超起配重量，指导客户选择合适的超起配重，提高工作安全性。点击输入左侧相关参数，进行超起配重及额定起重量的计算。

2 用于动作控制的显示界面

该显示器主要用来进行行走、回转、起升、变幅等动作控制及报警信息、发动机参数显示，此外，还包括总线状态查询、控制器端口查询、控制器故障查询、发动机故障查询、手柄查询、GPS解锁、起重机故障自诊断以及面板调试等，便于操作者或维修服务人员排查故障及更改控制器参数。

图8 超起配重优化界面

2.1 界面图形及数据显示

此界面主要用来进行动作控制、参数数值及报警信息等显示。如图9所示，图中显示数值仅为示例，非实际值。界面主要由以下3部分组成。

图9 主界面

（1）状态栏——实时显示系统主要报警和状态。起重机操作者可以通过此状态信息图标栏中显示的状态信息图标了解起重机工作状态。主要包括安装模式指示、总线状态、发动机状态、强制指示、GPS状态指示、GPS锁车指示等。

（2）显示栏——界面主要信息显示区域。主要分为故障报警显示区域、泵压力显示区域、GPS状态显示区域、超起配重水平度显示区域、系统动作选择区域、发动机参数显示区域、双卷扬同步监控区域。系统动作选择区域布局以手柄动作方向为依据，垂直方向是手柄Y轴方向上的动作组合，水平方向是手柄X轴方向上的动作组合，动作选择与手柄相匹配，便于操作者执行相应动作。

（3）按键栏——用于显示栏内容的切换、报警静音及锁屏。

2.2 起重机故障自诊断界面

此界面通过检查履带起重机用各传感器输入或执行器输出是否正确，按不同电气元器件位置在显示器上以3D方式显示其状态，故障时给予报警。利用此界面能够快速确定设备的运行情况，判定出现故障的位置，缩小保养和维修的成本，为操作者排除故障提供有效的指导。与工况同步显示此工况下的诊断界面，随工况的不同自动更新诊断界面。以图10所示重型主臂工况为例，对此界面进行说明。将起重机分为主臂、转台、桅杆3大部分，当位于起重机不同部位的传感器或执行器故障时，界面起重机图形相应部分弹出报警框，提示故障发生在此部分。据此点击图形中提示部位或界面右侧相应图标进入故障查询界面，以主臂故障为例进行说明，如图11所示，各位置电器件图标显示绿色为安全状态，显示红色为报警状态。

图10 标准重型主臂工况下故障自诊断界面

图11 主臂故障查询界面

2.3 面板调试界面

对于履带起重机起升、变幅、回转、行走四大操作动作而言，要让动作有输出往往不难，但要让各个动作操作起来既平稳、迅速，又没有冲击、晃动，这些微动性操作细节常常是很难调节的。除了程序逻辑算法准确无误，控制参数的匹配是决定这些微控性的主要因素。通过分析和试验，发现有一些参数对这4种动作的性能有着重大影响。为了方便对这些参数进行修改，特开发了此面板调试功能。有经验的操作者或维修人员可以使用该工具通过显示器操作面板对参数进行调节，优化整车动作性能。面板调试界面如图12所示。点击右侧动作图标，在左侧弹出相应可以调节的参数，点击参数图标，进入参数设置界面，如图13所示，在此界面中，列出了与其相关的一些参数，点击输入栏，弹出虚拟键盘，输入设定值后点击参数修改，即可实现参数值的修改，点击参数读取，可以获得当前各参数的设定值。

图12 面板调试界面

3 结语

以触摸屏显示器为硬件基础，对履带起重机人机交互界面要实现功能及总体界面风格做出规划，确定采用两个触摸屏显示器，一个主要用于工况设置及力限器相关数据显示及故障查询，另一个显示器主要用于动作控制、发动机参数显示、发动机故障和手柄查询、故障自诊断及面板调试，每个显示器都可以通过导航键在各个界面之间实现自由切换，方便用户操作和查询。然后利用Flash动画设计软件及FlashDevelop编程软件对履带式起重机的电气控制系统进行了人机界面的设计及编程，最后通过CAN总线，在控制器和显示器之间实现数据通信，显示器接收控制器发来的数据并实时显示，控制器接收显示器发送的指令，实现起升、变幅、行走、回转动作。此人机交互界面已在公司新系列履带起重机上得到应用，其界面友好、方便操作、功能完善、工作可靠，满足了用户的需求，得到了用户的肯定。

TH213.7

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.27