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蒸汽发生器检修机械臂软件系统设计

刘海  
【摘要】: 蒸汽发生器是核动力装置中一、二回路之间的连接枢纽,是核动力装置运行中的重要环节。由于蒸汽发生器内存在放射性,当发生泄漏时,维修人员不宜进入维修,需要机械臂代替人完成维修工作。本文所设计和开发的机械臂软件系统是针对具体的工程项目进行的,是机械臂控制系统重要组成部分,它与控制系统硬件部分一起控制机械臂实现各种运动和操作,完成对蒸汽发生器的检修工作。 首先本文根据软件需求工程中需求分析的思想,从业务需求、用户需求、功能需求、非功能需求这四方面对蒸汽发生器检修机械臂软件系统的需求进行了详细的描述和分析,确定了机械臂软件系统的功能和实现目标。 其次,阐述了面向对象的分析和设计内容,在此基础上根据面向对象的思想,提出了面向对象的设计准则和设计过程,为机械臂软件系统总体设计和实现奠定了方法和理论基础。 然后对机械臂软件系统的关键技术进行了分析,并且结合面向对象的软件开发技术,确定了软件的设计方法—面向对象的模块化设计。在此基础上,根据面向对象的模块化设计思想,对机械臂软件系统进行模块划分,确定各个模块功能以及交互关系,进而对软件的总体流程进行设计。并且用Visual C++6.0搭建了其软件结构框架,确定了各个模块的实现方式以及各个模块之间的交互接口,进而实现了软件的总体流程。 然后对机械臂软件系统各个模块分别进行了设计与实现。确定了事件管理模块的实现方法以及与其他几个模块的接口,并且把软件涉及的数据和对界面操作的响应分别设置成事件管理类的属性和方法,给出了各个方法具体的实现;对算法模块所要实现的解算进行了简单的介绍,并且确定了其对外接口;由于OpenGL在三维建模方面的优越性,我们选用OpenGL对机械臂运动进行三维建模,创建了基于OpenGL的三维仿真模块框架,在此基础上实现了对蒸汽发生器、机械臂本体以及推进装置的三维建模;设计和实现了CAN通讯模块,并且根据控制系统上位机和七个下位机的通讯特点,制定了一套可行的CAN通讯策略;对机械臂软件系统交互界面进行了分析,在此基础上,根据设计原则对软件界面进行了设计。 最后给出了机械臂软件系统的运行结果,在虚模式下模拟了机械臂从安装到工作堵管的整个过程。参与系统调试,分析了系统调试过程中出现的一些问题,提出了相应的解决方案,并在软件系统中进行了实现。


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