履帶起重機用人機交互界面

龐宏飛

（中石油長城鉆探頂驅技術分公司，北京100101）

履帶起重機用人機交互界面

龐宏飛

（中石油長城鉆探頂驅技術分公司，北京100101）

基于觸摸屏顯示器，在Flash軟件平臺上設計顯示器界面，利用FlashDevelop編程，開發出一種履帶起重機用人機交互界面，實現工況設置、參數顯示、狀態指示、端口查詢、故障診斷及查詢、面板調試等功能，并在危險情況下彈出報警框，發出報警信號。整個系統界面友好、便于操作、功能完善、性能可靠，適宜在履帶起重機上推廣應用。

履帶起重機；人機交互界面；工況設置

0 前言

力矩限制器系統通過傳感器測量吊臂拉板拉力、吊臂角度等數值，在力矩限制器主機中進行運算和比較，同時通過顯示器向起重機的操作者實時顯示起重臂長度和角度、吊鉤高度、工作幅度、實際起重量和額定起重量等參數。由此可見，顯示器在整個系統中有著舉足輕重的作用，是直接面向用戶且用戶使用最多的設備，因此其界面的友好性、功能的完善性、工作的可靠性對整個履帶起重機來說至關重要。基于觸摸屏顯示器，在Flash軟件平臺上設計出顯示界面，利用FlashDevelop編程，開發出了適用于履帶起重機的人機交互界面。為方便操作者觀察和操作，設計的人機交互界面系統采用雙屏顯示，配有2個觸摸屏顯示器，一個用于力矩限制器顯示，另一個用于動作控制，系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構

1 用于力矩限制器的顯示界面

該顯示器主要用來設置工況，實時顯示力限器參數等。此外，還具有豐富的查詢界面，包括總線狀態查詢、控制器端口查詢、力限器故障查詢等，便于操作者或維修服務人員檢查控制器各類詳細狀態參數。

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

圖2 主界面

（1）狀態欄。實時顯示系統主要報警和狀態。起重機操作者可以通過此狀態信息圖標欄中顯示的狀態信息圖標了解起重機工作狀態，且在不同界面間切換時，此狀態欄不變，實時顯示狀態信息，便于操作者觀察。主要包括工況代碼、總線狀態、發動機狀態、力限器故障代碼、預警指示、停機指示、高度限位報警。

（2）顯示欄。界面主要信息顯示區域。主要包括起重機工況及工作幾何參數，力矩百分比和吊重，接地比壓、整車重心、水平傾角及回轉角度的組合顯示。將整個顯示區域劃分為3大塊，界面美觀、布局緊湊，各種數據一目了然，將主要數據集中在一個主界面顯示，便于操作者查看。

（3）按鍵欄。用于顯示欄內容的切換、報警靜音及鎖屏。

1.2 工況和倍率設置界面

正確的設置工況和倍率是保證正確使用力限器系統的重要因素，因此這里采用兩種方式來實現工況設置，兩者互為備用，提高工況設置的可靠性。

（1）工況代碼圖形化選擇設置界面（圖3）。點擊左側圖標，在右側顯示區域顯示其對應的選項，點擊選取需要的參數，對于超起配置和倍率則通過虛擬鍵盤直接輸入的方式，輸入所需要的數值。

（2）工況代碼直接輸入設置界面（圖4）。點擊對應輸入區，彈出虛擬鍵盤，輸入工況代碼、倍率及超起配重值。

(6)監理工作流程。包括施工方案的審批程序；分包單位資格的審查程序、質量控制流程、材料進場審批程序；隱蔽工程驗收程序等，可用流程圖(表)表述。

圖3 工況圖形化設置界面

圖4 工況代碼輸入界面

1.3 查詢界面

（1）總線查詢界面（圖5）。在CAN總線狀態查詢界面，顯示了力限器系統各個部件之間的CAN通信狀態，各種狀態圖標的含義。當總線通信出現故障時，操作者可以通過故障查詢界面查詢具體故障來源，從而為解決故障節省時間。

（2）端口查詢界面（圖6）。該界面顯示控制器物理端口的輸入輸出狀態或數值，操作和服務人員可以通過此界面查看各端口數值，指導操作和維修。

圖5 總線查詢界面

圖6 端口查詢界面

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

圖7 故障查詢界面

（4）超起配重優化界面（圖8）。起重機操作者在操作車輛之前，通過此界面進行超起配重優化，計算在相應工況下應該使用的超起配重量，指導客戶選擇合適的超起配重，提高工作安全性。點擊輸入左側相關參數，進行超起配重及額定起重量的計算。

2 用于動作控制的顯示界面

該顯示器主要用來進行行走、回轉、起升、變幅等動作控制及報警信息、發動機參數顯示，此外，還包括總線狀態查詢、控制器端口查詢、控制器故障查詢、發動機故障查詢、手柄查詢、GPS解鎖、起重機故障自診斷以及面板調試等，便于操作者或維修服務人員排查故障及更改控制器參數。

圖8 超起配重優化界面

2.1 界面圖形及數據顯示

此界面主要用來進行動作控制、參數數值及報警信息等顯示。如圖9所示，圖中顯示數值僅為示例，非實際值。界面主要由以下3部分組成。

圖9 主界面

（1）狀態欄——實時顯示系統主要報警和狀態。起重機操作者可以通過此狀態信息圖標欄中顯示的狀態信息圖標了解起重機工作狀態。主要包括安裝模式指示、總線狀態、發動機狀態、強制指示、GPS狀態指示、GPS鎖車指示等。

（2）顯示欄——界面主要信息顯示區域。主要分為故障報警顯示區域、泵壓力顯示區域、GPS狀態顯示區域、超起配重水平度顯示區域、系統動作選擇區域、發動機參數顯示區域、雙卷揚同步監控區域。系統動作選擇區域布局以手柄動作方向為依據，垂直方向是手柄Y軸方向上的動作組合，水平方向是手柄X軸方向上的動作組合，動作選擇與手柄相匹配，便于操作者執行相應動作。

（3）按鍵欄——用于顯示欄內容的切換、報警靜音及鎖屏。

2.2 起重機故障自診斷界面

此界面通過檢查履帶起重機用各傳感器輸入或執行器輸出是否正確，按不同電氣元器件位置在顯示器上以3D方式顯示其狀態，故障時給予報警。利用此界面能夠快速確定設備的運行情況，判定出現故障的位置，縮小保養和維修的成本，為操作者排除故障提供有效的指導。與工況同步顯示此工況下的診斷界面，隨工況的不同自動更新診斷界面。以圖10所示重型主臂工況為例，對此界面進行說明。將起重機分為主臂、轉臺、桅桿3大部分，當位于起重機不同部位的傳感器或執行器故障時，界面起重機圖形相應部分彈出報警框，提示故障發生在此部分。據此點擊圖形中提示部位或界面右側相應圖標進入故障查詢界面，以主臂故障為例進行說明，如圖11所示，各位置電器件圖標顯示綠色為安全狀態，顯示紅色為報警狀態。

圖10 標準重型主臂工況下故障自診斷界面

圖11 主臂故障查詢界面

2.3 面板調試界面

對于履帶起重機起升、變幅、回轉、行走四大操作動作而言，要讓動作有輸出往往不難，但要讓各個動作操作起來既平穩、迅速，又沒有沖擊、晃動，這些微動性操作細節常常是很難調節的。除了程序邏輯算法準確無誤，控制參數的匹配是決定這些微控性的主要因素。通過分析和試驗，發現有一些參數對這4種動作的性能有著重大影響。為了方便對這些參數進行修改，特開發了此面板調試功能。有經驗的操作者或維修人員可以使用該工具通過顯示器操作面板對參數進行調節，優化整車動作性能。面板調試界面如圖12所示。點擊右側動作圖標，在左側彈出相應可以調節的參數，點擊參數圖標，進入參數設置界面，如圖13所示，在此界面中，列出了與其相關的一些參數，點擊輸入欄，彈出虛擬鍵盤，輸入設定值后點擊參數修改，即可實現參數值的修改，點擊參數讀取，可以獲得當前各參數的設定值。

圖12 面板調試界面

3 結語

以觸摸屏顯示器為硬件基礎，對履帶起重機人機交互界面要實現功能及總體界面風格做出規劃，確定采用兩個觸摸屏顯示器，一個主要用于工況設置及力限器相關數據顯示及故障查詢，另一個顯示器主要用于動作控制、發動機參數顯示、發動機故障和手柄查詢、故障自診斷及面板調試，每個顯示器都可以通過導航鍵在各個界面之間實現自由切換，方便用戶操作和查詢。然后利用Flash動畫設計軟件及FlashDevelop編程軟件對履帶式起重機的電氣控制系統進行了人機界面的設計及編程，最后通過CAN總線，在控制器和顯示器之間實現數據通信，顯示器接收控制器發來的數據并實時顯示，控制器接收顯示器發送的指令，實現起升、變幅、行走、回轉動作。此人機交互界面已在公司新系列履帶起重機上得到應用，其界面友好、方便操作、功能完善、工作可靠，滿足了用戶的需求，得到了用戶的肯定。

TH213.7

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.27