S在全液压轮胎压路机控制中应用.docVIP

S7-200在全液压轮胎压路机控制中的应用0 概 述 在现代各类建筑基础、路面和路基的压实中，轮胎压路机具有不可代替的优越性，其充气轮胎除有垂直压实力外，还有水平压实力，这些力的作用加上胶轮弹性所产生的一种“揉搓作用”结果就产生了极好的压实效果。同时，轮胎间的相互重叠能产生平整、致密的表面质量。而传统的以机械式传动为主的轮胎压路机因其结构笨重、机械换档在机群式作业、频繁换向工作中显得力不从心，无法满足现代自动控制、远程监控的要求，其操作的安全性、舒适性也因此受到局限。 三一重工2005年推出的新型YL25C全液压轮胎压路机具有电控油门、电控无级调速和恒速控制、智能洒水控制等功能，可满足高标准路面施工工艺要求。其控制系统采用西门子公司的S7-200 PLC模块及扩展模块作为控制核心，同时采用新一代文本显示器OP73Micro对设备进行实时显示和监控，并提供故障诊断功能。 1 控制系统结构及控制原理 YL25C全液压轮胎压路机控制系统要对压路机的动力系统、行走系统和洒水系统提供相应的控制及保护，恒转速、恒速行走，按一定斜坡值要求起步和停车，确保系统的高效安全运转，具备一定远程监控的功能扩展平台。控制系统结构框图见图1. 图0 产品实物图片 图1 控制系统结构框图 1.1 动力系统 对启动马达、油门步进电机及断油电磁铁进行控制，实时监控发动机机转速、机油压力及冷却水温度。 启动控制：在启动条件满足时（行走泵斜盘归零位），启动点火开关，由蓄电池为启动马达及断油电磁铁供电，当系统检测到发动机转速达到预置值时，断开启动马达电源。 转速控制：传统的发动机转速调节是利用机械软轴直接施力于节气门来调速，其缺陷是发动机怠速不稳，导致燃油不完全燃烧，其次，调速的快慢也受限于操作员的经验。本控制系统，直接通过开关设定转速值，同时由飞轮转速传感器测得脉冲信号作为反馈值，形成闭环控制回路，经过某种运算后，按一定的斜坡值输出高速脉冲（PTO）驱动步进电机，进而平稳调节发动机转速，自动调整电机进给量，达到电机的精确定位及在怠速状态下的恒转速控制要求，控制转速偏差△n±20 r/min。 1.2 行走系统 在国内同类产品首创全液压驱动，速度快、行驶平稳，可达18Km/h，满足快速转场的要求；双操作手柄电控无级调速，实现机电液一体化控制，调速及换向便捷，制动迅速，大大提高操作舒适性和安全性。 恒速控制：首先由行驶手柄进行行走速度值及方向设定，同时可以通过显示器的显示窗口读取所设定的行驶速度值，PLC便得到行走恒速控制的指令，行走电控系统此时处于PID的闭环控制之中。行驶手柄中的电位器所输入的设定值（模拟量）作为系统的初始给定值，经A/D转换后送入PID调节器进行运算，通过PID的参数调节可以让机器获得一个较好的动态响应曲线，机器动作以后，由设置在行走马达上的测速传感器将实时转速值（高速脉冲值）通过PLC的高速计数器送入PLC，该传感器提供的反馈信号在进入闭环运算之前，先进行算术平均值取样处理，合成为一个总的反馈信号提供给PID调节器，最终由PID输出一个PWM调节值给行走电比例泵，通过液压系统和相应的液压行走马达驱动压路机跟随速度设定值以恒定的速度作业，其偏差值δ≤2 m/min。 在以上恒速控制程序调试过程中，由于轮胎压路机本身质量大，达25吨，行走惯量大，为使机器获得一个较好的动态响应曲线，须对PID输出调节值限幅，并且依据不同的设定值区间（两级以上）进行适当调整。 行驶制动：在行驶手柄回中时，PLC便得到停车指令，立即将PID调节值置零，同时，输出PWM调节值（脉宽）自动按某一斜坡值递减至零，达到系统平稳停车的目的。 紧急制动：在按下紧停按钮后，一方面，通过外部的物理开关关闭所有电磁阀电源；另一方面，将开关量送入PLC，PLC得到指令后，立即关闭PID调节器，同时将其输入/输出值清零，并输出一个开关量信号给报警指示灯进行警示，系统进入紧急停车状态。 1.3 洒水系统 洒水系统对施工质量的好坏有着直接影响，因此，在控制方面既要保证洒水流量的线性可调，又要保证在最小流量水喷洒的雾化效果。 手动调节：在施工阶段对洒水流量要求不是很严格或产品调试时，可以选择手动功能。直接通过开关进行流量值设定，PLC根据开关接通的时间或次数换算成对应的流量值，经过D/A转换控制比例放大器，转化为PWM信号直接驱动水泵电机，线性控制洒水流量。 自动调节：基于压路机行走速度值，经过D/A转换控制比例放大器，最终转化为PWM信号直接驱动水泵电机，以达到最佳洒水流量，既不会因为水流过小使轮胎粘沥青，也不致水流过大影响沥青温度。 1.4 监控系统 由文本显示器及指示灯组成，主要用来监控发动机累计工作小时、转速、冷却液温度和机油