基于PLC控制TL1000t運(yùn)輸車電氣系統(tǒng)分析

賈貴青 劉剛

摘要：TL1000t運(yùn)輸車是運(yùn)輸梯形梁的重要設(shè)備，因?yàn)樘菪瘟旱奶厥庑运詫\(yùn)輸車的轉(zhuǎn)向和行駛要求比較高。轉(zhuǎn)向和行駛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)，多輪組同步轉(zhuǎn)向 在PLC控制中采用PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了多輪組同步。

關(guān)鍵詞：運(yùn)輸車;PLC控制;電氣控制

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)達(dá)，橋梁的建設(shè)也在高速發(fā)展中，為了滿足各種橋梁的建設(shè)需求而生產(chǎn)了不同運(yùn)輸車，TL1000t就是為了滿足梯形梁的運(yùn)輸而設(shè)計(jì)生產(chǎn)。梯形梁的特殊性就要求運(yùn)輸車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有較高的同步性。TL1000t運(yùn)輸車是靠發(fā)電機(jī)組、電動(dòng)機(jī)和液壓泵提供動(dòng)力的重型車輛，其中控制對象為液壓控制系統(tǒng)中配置的各種液壓元器件，本文主要是對其電氣系統(tǒng)控制的分析。

1 TL1000t運(yùn)輸車的構(gòu)成及工作原理

TL1000t運(yùn)輸車主要是由框架結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)：包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)以及稱重系統(tǒng)，電氣PLC控制系統(tǒng)及照明系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及升降系統(tǒng)提供動(dòng)力。整車供電均由發(fā)電機(jī)組提供，發(fā)電機(jī)組提供AC460V、60Hz電源，控制系統(tǒng)由輸入AC460V、60Hz轉(zhuǎn)變?yōu)镈C24V的開關(guān)電源提供，照明系統(tǒng)由輸入為AC460V、60Hz轉(zhuǎn)變?yōu)锳C110V、60Hz的變壓器提供。

TL1000t運(yùn)輸車的主液壓泵采用的是力士樂A4VG180EP4D1閉式泵和A11VL0190LRDS開式泵。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有閉式泵和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來提供動(dòng)力;轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和升降系統(tǒng)主要有開式泵和多聯(lián)比例閥組成。電氣控制對象為閉式泵、馬達(dá)、多聯(lián)比例閥以及液壓的其它控制元件。

2 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

TL1000t運(yùn)輸車的電氣控制系統(tǒng)的硬件主要采用的是基于CAN總線通訊的德國Rexroth的30系列的RC28-14、RC20-10和DI3顯示器 ，系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)展非常方便。為了為橋梁工程施工提供良好的工作環(huán)境，

PLC是控制中心，它是由電源、中央處理器、I/O、A/D、D/A等元件組成的具有嚴(yán)密高速的處理能力的程序控制器，具有大程序容量和存儲單元。另外，CPU單元具有32位高速處理能力，4個(gè)CAN通訊接口，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、采集，與人機(jī)界面進(jìn)行連接，實(shí)時(shí)程序傳送監(jiān)控等處理。人機(jī)界面用于輸入控制系統(tǒng)的控制參數(shù)以及顯示動(dòng)態(tài)監(jiān)控參數(shù)：各個(gè)位置的壓力顯示、轉(zhuǎn)向角度顯示、編碼器的在線情況、各個(gè)閥組的在線情況、編碼器角度標(biāo)定以及系統(tǒng)報(bào)警等等。輸入輸出控制原理示意圖如下：

微型控制器的應(yīng)用，使運(yùn)輸車的一些重要功能得以實(shí)現(xiàn)，如行駛速度、轉(zhuǎn)向角度、升降高度等參數(shù)可根據(jù)施工需要進(jìn)行設(shè)定，顯示屏上可顯示一些必要的動(dòng)態(tài)參數(shù)，如懸掛的動(dòng)作狀態(tài)、轉(zhuǎn)向動(dòng)作的實(shí)施角度等等。在轉(zhuǎn)向過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)給定的轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向模式以及編碼器反饋的角度建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出理論的轉(zhuǎn)向角度，在根據(jù)實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)向角度與理論的轉(zhuǎn)向角度的偏差通過PID控制自動(dòng)調(diào)節(jié)電磁比例閥的工作電流，從而使各個(gè)輪胎的轉(zhuǎn)向角度接近理論角度，達(dá)到精確控制轉(zhuǎn)向角度、升降高度的目的。

2.1 電氣軟件設(shè)計(jì)

（1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有液壓閉式泵、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、馬達(dá)轉(zhuǎn)速傳感器組成。遙控器的驅(qū)動(dòng)控制手柄輸入驅(qū)動(dòng)速度前進(jìn)或者后退AI信號，控制器進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換后根據(jù)要求輸出PWM電流信號到驅(qū)動(dòng)泵和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。通過馬達(dá)轉(zhuǎn)速傳感器的FI信號反饋來判斷車輛的速度快慢以及是否有輪組打滑。根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速傳感器的信號通過PID調(diào)節(jié)來控制驅(qū)動(dòng)泵以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的電流，從而實(shí)現(xiàn)車輛的平穩(wěn)行駛。

（2）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有液壓開式泵、多聯(lián)轉(zhuǎn)向閥、轉(zhuǎn)向油缸以及編碼器組成。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是靠懸掛的擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，懸掛機(jī)構(gòu)包括平衡臂、懸掛油缸、懸掛架和回轉(zhuǎn)支承等四部分，其中懸掛油缸為單作用柱塞式液壓缸，它承擔(dān)著本輪軸的全部負(fù)載，編碼器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中重要的組成部分。編碼器由數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置、CAN總線控制器三部分組成，單片機(jī)是編碼器電路系統(tǒng)的核心部分，它將編碼器的信號（粗碼、中精碼、精碼）采集到后，經(jīng)精碼細(xì)分、碼道校正、數(shù)字量相加、電調(diào)零、度分秒轉(zhuǎn)換等軟件處理，最后顯示及實(shí)現(xiàn)與控制系統(tǒng)接口。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是靠該液壓油缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)的。遙控器的轉(zhuǎn)向角度控制手柄輸入轉(zhuǎn)向角度和方向的AI信號，同樣控制器進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換后根據(jù)不同轉(zhuǎn)向模式的不同進(jìn)行角度的轉(zhuǎn)換，將理論角度轉(zhuǎn)換成不同的PWM電流信號輸出到對應(yīng)的閥組，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向角度的控制和轉(zhuǎn)向模式的控制。

為了滿足不同的施工工況，運(yùn)輸車設(shè)計(jì)了不同的轉(zhuǎn)向模式：八字轉(zhuǎn)向模式、斜行模式、擺頭轉(zhuǎn)向模式、擺尾轉(zhuǎn)向模式和原地轉(zhuǎn)向等五種轉(zhuǎn)向模式。此文以八字轉(zhuǎn)向模式為例進(jìn)行計(jì)算說明：

轉(zhuǎn)向角度的計(jì)算：

這是八字轉(zhuǎn)向模式的前半部分輪組的轉(zhuǎn)向角度，后半部分的轉(zhuǎn)向輪組以運(yùn)輸車的中心軸對稱以此與前半部分輪組的角度相對應(yīng)，但其方向完全相反，轉(zhuǎn)向手柄給定角度后PLC通過計(jì)算后給控制輪組的電磁閥電流，編碼器實(shí)時(shí)監(jiān)測著角度的變化并反饋給PLC，PLC根據(jù)編碼器的反饋信號進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，以便輪組能同步并快速的轉(zhuǎn)到給定角度。

（3）升降系統(tǒng)

升降系統(tǒng)主要有液壓開式泵、升降油缸、升降多路閥以及壓力傳感器組成。遙控器的升降控制手柄輸入升降A(chǔ)I信號，控制器進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換后根據(jù)要求輸出PWM電流信號到升降多路閥。通過壓力傳感器的AI信號反饋來判斷車輛的升降速度快慢。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的工程機(jī)械也在高速發(fā)展，不僅適應(yīng)于國內(nèi)，逐漸走出國門，走向世界。本文所講述的運(yùn)輸車就是為加拿大的一個(gè)項(xiàng)目所設(shè)計(jì)。本文主要是對運(yùn)輸車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及升降系統(tǒng)的控制進(jìn)行了簡單的技術(shù)分析。

參考文獻(xiàn)：

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