金屬廢料自卸車的控制原理

摘 要：本文所介紹的金屬廢料自卸車主要用途是將標準集裝箱中的金屬廢料傾瀉于金屬廢料池，便于后序金屬溶煉工藝處理。以往的金屬廢料是通過中型翻斗車運載和傾瀉廢料的，但隨著料材重量的增加，翻斗車在傾瀉料時容易發生整體翻過事故，同時由于不能控制翻斗速度和保持一定的角度，那么一旦裝箱的料材過重就不能正常傾瀉。根據用戶需要，西北機器有限公司研制開發出針對大型集裝箱金屬廢料傾瀉的集裝箱式自卸車，它來往于標準火車軌道上，能自由運行，安全傾翻，自由回復，滿足了生產需求。

關鍵詞：PLC控制；電液比例控制器

1 自卸車控制系統機械部件

車體，金屬框架式結構，由槽鋼和鋼板焊接組成，裝載集裝箱；行走電機，控制自卸車行走，由電機、減速機組成；液壓站，主泵和輔泵，主泵為比例閥傾翻缸提供動力，輔泵為鎖緊缸、支撐缸提供動力，配溢流閥；比例閥傾翻缸，控制箱體傾翻動作，完成廢料的傾瀉工作；鎖緊缸，當車體停止在軌道上時，鎖緊缸控制鎖緊機構將車體與軌道鎖緊，防止移動，當車體移動時，鎖緊機構脫開；支

撐缸，當車體到達傾翻位置時，鎖緊缸控制鎖緊機構與軌道鎖緊，車體上支撐缸向下伸出，到達軌道地面，防止廢料傾瀉時，車體翻倒。

2 自卸車控制系統電氣原理

2.1 可編程控制器

金屬廢料自卸車電氣控制選用臺達PLC可編程控制器。

2.2 系統動作 ①旋動電源開關ON/OFF，系統通電，控制指示燈亮，旋動油泵開關ON/OFF，油泵工作，指示燈亮。②旋動手動/聯動開關，可手動控制鎖緊缸鎖緊/脫開，手動控制支撐缸支撐/縮回；聯動控制由可編程控制器控制。③聯動控制：按下啟動按鈕，系統檢測當前狀態，檢測鎖緊缸壓力大小，判斷鎖緊缸控制鎖緊機構脫開，行走電機脫開制動，正向運轉，車體前進，到達傾瀉地點，由光電開關檢測位置，行走電機停止運轉，制動，鎖緊缸控制鎖緊機構將車體與軌道鎖緊，車體上支撐缸向下伸出，到達軌道地面，系統檢測當前狀態，檢測鎖緊缸壓力大小，檢測支撐缸壓力大小，確認達到傾翻前狀態，開始傾翻。④聯動控制：傾翻完成后，系統檢測當前傾翻缸位置，當到達行程位置時，支撐缸退回，鎖緊缸控制鎖緊機構脫開，系統檢測當前狀態，檢測鎖緊缸壓力大小，檢測支撐缸壓力大小，確認達到可返回狀態，行走電機脫開制動，反向運轉，返回起始位置，檢測關電開關位置，行走電機停止運轉，制動，鎖緊缸控制鎖緊機構將車體與軌道鎖緊。

3 自卸車控制系統核心點設計

金屬廢料自卸車在傾翻和回落過程中，要求缸體在伸出和回落的過程中必須采用不同的運行速度，才能安全快速完成傾瀉廢料工作，所以系統核心設計點是選用比例閥傾翻缸來控制動作完成。比例閥傾翻缸可以根據負載體的重量不同，由電液比例控制器控制缸體伸縮速度的快慢，以達到預期的傾瀉效果，本系統中選用VT-3006BS30型電液比例控制器。其主要工作原理是通過內部控制電路，按輸入電壓呈線性比例來控制輸出電流，以實現對液壓閥的比例控制。即通過對電的比例控制達到對液壓的比例控制，以實現電液比例控制。

3.1 電液比例控制器內部原理圖 如圖所示指令信號有4路輸入，電壓±9V，通過控制繼電器K1、K2、K3和K4，可以選擇1、2、3和4路輸入端。若設定值輸入接+9V，則電磁鐵B動作；若設定值輸入-9V，則電磁鐵A動作。當使用外部電位器輸入控制電壓0-9V變化時，比例電磁鐵產生100-800ma電流，驅動電磁鐵，控制缸體伸縮速度的快慢。

3.2 外部控制原理

3.2.1 油缸缸體在伸縮過程中有三個不同位置，第一位置：由原點到高點位置，稱為傾翻動作；第二位置：高點到油缸伸出最大行程位置；第三位置：油缸伸出最大行程到原點位置。高點位置由傳感器信號到PLC確定，大概在油缸伸出的3/4位置。

3.2.2 傾翻速度設定：第一位置伸出過程中的油缸速度；回位速度設定：第三位置縮回過程中油缸速度；高點速度設定：第二位置油缸伸出的速度。

3.2.3 首先根據傾翻廢料的重量，外部旋鈕調節傾翻速度、回位速度和高點速度，保證傾翻過程中設備運行安全，廢料可以完全傾瀉。然后啟動運行，PLC程序控制傾翻動作允許，傾翻電磁鐵動作，控制油缸按照給定速度伸出，集裝箱慢慢傾斜，當到達高點位置時，傳感器檢測信號輸入到PLC，程序控制高點允許動作，油缸繼續伸出，但速度降低到高點設定速度，集裝箱傾斜由于速度突然變化，產生抖動，集裝箱內廢料被震動，有利于傾瀉。當到達油缸最大行程時，行程開關檢測信號輸入到PLC，程序控制回位允許動作，回位電磁鐵動作，控制油缸按照回位設定速度快速縮回，直至集裝箱回位，油缸到原點位置，行程開關檢測信號輸入到PLC，程序控制油缸停止工作。

金屬廢料自卸車操作簡單，易于控制，人員在操作臺前可以遠程控制自卸車行走、卸料，保證了人員的安全和健康，尤其在重載荷廢料的傾瀉工作中，由于結構合理，控制精準，經過一年的使用，用戶反映設備使用安全可靠，滿足生產需求。

參考文獻：

[1]臺達PLC手冊及可編程控制器的原理.

[2]華德VT-3006BS30型電液比例控制器原理及簡介.

作者簡介：

呂杰（1977-），男，工程師，從事專用設備研發與制造工作。