基于控制器的叉車電氣控制系統

樓東旭

摘 要：本文針對控制器控制原理、輸入和輸出關系等內容展開分析，通過研究內燃叉車電氣控制系統在硬件系統和軟件系統方面的設計要點，其目的在于細化系統設計內容，提升叉車電氣控制系統工作狀態的安全性。

關鍵詞：控制器;內燃叉車;電氣控制系統

從目前叉車生產行業的發展情況來看，內燃叉車屬于非常重要的組成部分，而行業對叉車的安全要求也在不斷提升。進行內燃叉車設計時，電氣控制系統屬于核心組成部分，結合控制器應用優勢，對電氣控制系統進行優化設計，不僅可以優化系統工作性能，而且對于提升問題發現及時性也有著積極地意義。

1控制器相關內容概述

1.1模糊控制概述

模糊控制（FC）是一種基于語言規則、模糊推理的高級控制技術。模糊控制包括模糊化處理、模糊推理和解模糊化三個環節。模糊化是將模糊控制器輸入量的確定值轉換為相應模糊語言變量值的過程，此相應語言變量值均由對應的隸屬度來定義。由已知的規則庫和輸入變量為依據，基于模糊變換推出新的模糊命題作為結論的過程叫做模糊推理。清晰化是將經過模糊推理后得到的模糊集，轉換為用作控制的數字值的過程。

1.2輸入和輸出關系分析

為了提升控制器的應用效果，在具體應用中，需要對結構輸入與輸出關系展開細化分析，在實際應用中可以采用 MATLAB 的 Fuzzy Control Tool Box 來考察模糊控制器的輸入輸出關系。在應用中需要建立包含加速度誤差量 e、加速度誤差變化量 ec兩個輸入量以及一個輸出量 PWM 偏移量 u 的模糊控制系統，然后完成對輸入量加速度誤差量 e、加速度誤差變化量 ec 以及輸出量 PWM 偏移量 u 的模糊化處理，以提升關系評估的合理性。

2內燃叉車電氣控制系統設計要點

2.1硬件系統控制設計

2.1.1最小系統設計

進行電氣控制系統設計時，需要注重最小系統的設計工作，基于以往設計經驗，在具體應用中，應注意以下內容：（1）時鐘電路設計，考慮到結構內部會安裝片內振蕩器，因此會使用EXTAL來完成輸入頻率調整，搭配石英晶振，組成穩定運行的時鐘電路。（2）BDM接口電路，一般都會利用BDM調試工具來完成程序運行調試，具體連接電路需按要求進行布設。（3）為了滿足系統運行期間的抗干擾性能，也需要在單片機結構對應的電源正極和接地端，選擇合適的電容對其進行布置，從而起到去除電源干擾信號的作用。

2.1.2檢測電路設計

在具體的系統設計中，也需要做好檢測電路的設計工作，這也是確保系統可以穩定運行的基礎條件。內燃叉車在發動機工作期間，其內部電壓會處于不斷變化的狀態，這樣也會直接影響到控制系統的運行精度，對此需設置合理的控制檢測電路，輔助檢測工作的有序推進。從實際應用情況來看，檢測所獲取到的電源電壓一般都會在0-36V之間波動，因此在叉車檢測時，會對測量電壓進行A/D轉換，隨后接入到0-5V電壓表中進行測量。如果獲取的檢測結果處于偏高或偏低的狀態，也需要及時對其進行調整，從而將偏差控在合理范圍內。

2.1.3調理電路設計

進行調理電路設計時，需注意以下設計內容：第一，開關量信號調理電路設計，通常情況下，會利用阻容低通濾波器來抵消系統運行期間的脈沖干擾信號;利用光電稱合來確保信號傳遞過程的單向性，有效提升單個電路的獨立性，避免干擾信號所造成的負面影響;借助施密特觸發器來調整輸入信號格式，以便于后續信號的應用處理。第二，模擬量信號調理電路設計，一般情況下在系統運行期間所使用到的模擬量信號包括電壓與電流信號，在對其進行處理時，多使用壓力傳感器來完成信號采集，從而提升信號采集結果的準確性，也為程序的有效、精確輸出奠定基礎。

2.1.4執行電路設計

進行執行電路設計時，需要對系統執行器件進行合理選擇，在具體應用中，其內容包括了控制閥門、電磁離合器等內容，而且為了維持內燃式叉車工作狀態的穩定性，目前多使用智能低邊開關來完成執行器件運行過程的控制工作。同時搭配著SPI通信接口來完成整個電路系統運行過程的控制。基于以往的應用經驗，智能低邊開關在應用設計中，能夠對系統超載過程、過熱情況、電壓應用狀態進行全面保護，在電磁線圈負載控制上有著良好的應用。

2.1.5通訊接口設計

進行通訊接口設計時，需注意以下設計內容：第一，CAN總線通訊接口設計，通常情況下，會利用MACAN模塊來完成總線運行過程的控制工作，隨后借助發動機系統來完成數據信息的實時交互，這樣也可以確保引腳功能應用過程的穩定性，提高通訊過程的有序性。第二，SPI通訊接口設計，一般情況下在系統運行期間所使用到的通訊總線，會在各個時刻布設單一主機和多個從機，而且在主機應用模式下，也會做好不同結構部位的標識處理，從而提升信號處理結果的準確性，也為后續作業活動的有序進行奠定基礎[1]。

2.2軟件系統控制設計

2.2.1信號釆集模塊

在信號采集模塊的設計中，包含了以下幾方面：第一，模數轉換模塊，在應用過程中，為了提升系統轉換結果的準確性，會在現有硬件設計的基礎上，增加軟件濾波系統，可以對同一通道中的傳輸數據進行多次采樣，隨后對采樣結果進行平均值求解處理，以此來獲取到最為合適的計算結果，滿足叉車系統運行需求。第二，I/O端口檢測設計，通常情況下，在對開關量信號進行I/O端口檢測處理時，需要將I/O端口設置為系統的輸入端口，并且輸入端如果處于高電平狀態時，其得到的檢測信號數值記作1，而輸入端如果處于低電平狀態時，其得到的檢測信號數值記作0，從而完成信號采集工作[2]。

2.2.2各模式子程序設計

在模式子程序設計時，其內容包括發動機、驅動模式、動力系統、電氣系統等，以發動機程序為例，控制系統在應用過程中，需要對發動機轉速情況進行優化判斷，查看轉速的合規性。如果發動機轉速大于起動轉速，那么此時系統不會執行起動命令，如果發動機轉速小于起動轉速，那么此時系統會執行起動命令，并且對于蓄能器壓力進行判斷。如果蓄能器壓力大于起動壓力閾值，則由液壓動力系統起動發動機，否則，由起動機起動發動機，以維持系統運行穩定性[3]。

2.2.3CAN通訊程序設計

除上述應用內容外，也需要做好CAN通訊程序設計，在通信工程進行應用處理時，也需要借助電控系統，將控制信號傳輸到主控制程序當中，根據處理結果來下達新的控制命令。而且在程序傳遞過程中，所包含的傳輸信息包括車輛工作狀態、叉車操作信號、駕駛員操作信號、發動機工作狀態、電氣系統執行情況等，從而提升通訊傳輸過程的合理性，滿足相應的監控管理需求。另外，硬件也具備一定的存儲功能，可以對傳輸數據進行儲存，以便后續數據信息的順利提取[4]。

結束語：

綜上所述，在內燃叉車運行過程中，控制器有著非常良好的應用，通過梳理控制器應用基礎下，內燃叉車電氣控制系統應用期間的注意事項，不僅可以提升系統運行穩定性，而且對于下降叉車運行故障發生幾率也有著積極地意義。

參考文獻：

[1]閆君杰，王國盛.一種電動叉車直流電控系統的設計方案[J].時代農機，2018，45（04）：235-236.

[2]李霄，孫德軍.FD280型叉車行走無Ⅱ擋和Ⅲ擋故障排查[J].工程機械與維修，2017（03）：65-66.

[3]林海，李建萍，韓璞.小噸位叉車空調系統工作原理及安裝方案[J].工程機械與維修，2017（05）：70-72.

[4]唐惠龍，牟宏均.電動叉車電氣系統的設計[J].價值工程，2017，31（19）：105-106.

（杭叉集團股份有限公司，浙江 杭州 311305）