除雪車預濕撒布系統控制器

桑運曉+潘俊朋+賈超偉+劉同壯

摘要：為了保證公路安全和暢通的行車環境，減輕或防止路面積雪造成的行車影響及危害，冬季除雪防滑成為公路養護工作的一項重要工作。因此，研制一種除雪效率高、成本低、污染小的多功能除雪車就越來越受人們的重視。所研制的預濕撒布系統控制器安裝在多功能除雪車上，能夠通過對液壓機構的電液控制來實現智能化、精確化、高效率的撒布操作。本文首先對預濕撒布系統進行簡單介紹，然后從控制器、信號處理器、中心處理器等幾個方面來進行設計除雪車預濕撒布系統控制器。

關鍵詞：除雪車；撒布系統；單片機；電液控制

一、預濕撒布系統簡介

預濕撒布系統是以數字控制芯片為核心，通過電液控制撒布機構，使得除雪車能夠按設定好的撒布量和預濕比例，把混合物料均勻的拋撒在路面上。整個系統由控制器和液壓機構兩部分組成，控制器負責系統的運行，液壓機構是系統的執行機構，負責物料的拋撒。

該系統有五種操作模式預濕撒布模式、撒鹽模式、撒砂模式、卸料模式、編程設定模式，可以通過選擇開關來切換。有兩種工作方式，自動方式和手動方式，分別用在不同的作業場合。自動方式下，控制系統能夠根據車速和撒布寬度的變化，自動更新驅動液壓馬達的參數以滿足設定撒布量的要求，此種方式應用于正常撒布情況。手動方式下，控制系統是按照操作員設定的恒定速度來操作的，此種方式用于試驗校準和低速等特殊作業工況。兩種工作方式可以通過具體按鍵相互切換。

撒布操作正常執行時，按下全速執行鍵或者設定速度執行鍵，系統會以滿參數或者設定參數驅動液壓馬達，滿足最大撒布量和設定撒布量的撒布要求，在特殊地段和危險地段作業時非常有用。另外，執行撒布操作時，操作員可以根據具體情況隨時改變需要的撒布量和撒布寬度，每當新的數據設定后，系統會根據設定要求更新驅動液壓馬達的參數以滿足新的設定要求。

二、控制器總體方案設計

總體方案示意圖如圖2.1所示。該控制器的控制結構分為兩部分中心處理器和信號處理器。傳感器通過連接通道把外部信號傳送給信號處理器，信號處理器負責檢測、采集和處理傳感器信號，并把從中心處理器來的控制信號進行分析、處理，然后輸出三路模擬信號驅動液壓機構，同時把要顯示的數據傳給中心處理器。中心處理器主要負責產生控制信息，并把控制命令傳遞給信號處理器，同時實現數據顯示、聲光報警等功能。

圖2.1總體方案示意圖

三、信號處理器方案設計

信號處理器采用單片機為核心處理器，選擇了芯片結合其它的各種芯片共同組成了控制器的硬件系統。主要實現各個傳感器信號的采集、分析、處理，模擬信號的輸出以及與中心處理器的通信等功能。信號處理器的硬件組成應包括傳感器輸入信號的調理電路，電源系統，輸出信號的隔離放大電路以及通信系統電路。信號處理器具體功能如下：

（1）接收車速傳感器的脈沖信號，并通過光禍把脈沖信號整形，然后再轉換成單片機能夠接收的電平信號。

（2）給輸送帶脈沖編碼器提供電源，接收編碼器的脈沖信號，并通過光藕把脈沖信號整形，然后再轉換成單片機能夠接收的電平信號。

（3）給聲控傳感器提供電源，接收聲控開關信號，并通過光藕把信號隔離，然后再轉換成單片機能夠接收的電平信號。

（4）根據控制命令和傳感器信號判斷系統狀態，從而輸出相應的模擬電壓信號，驅動液壓機構。

（5）通過一串口與中心處理器通信，實時接收控制命令和傳遞數據。

四、中心處理器方案設計

中心處理器同樣采用單片機為核心處理器，和實時時鐘芯片、數據存儲芯片等各功能芯片共同組成硬件系統。主要實現對按鍵和開關控制信息的分析、處理，數據存儲，操作狀態的顯示，故障報警以及與信號處理器的通信等功能。中心處理器的硬件組成應包括鍵盤接口電路，報警指示電路，顯示接口電路，各功能模塊電路，電源系統以及通信系統電路。中心處理器具體功能如下：

（1）人機通道，對信號處理器發出控制命令，并實時接收從信號處理器傳來的數據，進行運算、處理最后顯示出來。

（2）故障報警指示，具有聲光報警功能。

（3）作業數據和運行參數存儲功能。

（4）日期與時間顯示功能。

（5）通過一串口與信號處理器通信，實時發送控制命令和接收數據。

結論

隨著社會的發展及機械化技術水平的不斷提高，人們迫切需要有一種性能良好、自動化程度較高的機械來代替傳統的清雪方法。多功能除雪車的研制正是在此背景下被提出的，它采用車速導航自動撒布控制系統，克服了傳統融雪撒布車采用單級或多級速度調節的不精確、低效率的缺點。而本文所提出的預濕撒布系統控制器可以說是多功能除雪車上的“大腦”，正是在此控制器的控制下，除雪車才能夠按規定，自動的完成撒布操作。因此，本控制器的研制對于開發新型多功能除雪車具有重要的推動作用。

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