在現(xiàn)代各類建筑基礎(chǔ)、路面和路基的壓實(shí)中,輪胎壓路機(jī)具有不可代替的優(yōu)越性,其充氣輪胎除有垂直壓實(shí)力外,還有水平壓實(shí)力,這些力的作用加上膠輪彈性所產(chǎn)生的一種“作用”結(jié)果就產(chǎn)生了極好的壓實(shí)效果。同時(shí),輪胎間的相互重疊能產(chǎn)生平整、致密的表面。而的以機(jī)械式傳動(dòng)為主的輪胎壓路機(jī)因其結(jié)構(gòu)笨重、機(jī)械換檔在機(jī)群式作業(yè)、換向工作中顯得力不從心,無(wú)法現(xiàn)代自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求,其操作的性、舒適性也因此受到局限。
三一重工2005年推出的*YL25C全液壓輪胎壓路機(jī)具有電控油門(mén)、電控?zé)o級(jí)調(diào)速和恒速控制、智能灑水控制等功能,可高路面施工工藝要求。其控制采用西門(mén)子公司的S7-200 PLC模塊及擴(kuò)展模塊作為控制核心,同時(shí)采用新一代文本顯示器OP73Micro對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)控,并提供故障診斷功能。
2 控制結(jié)構(gòu)及控制原理
YL25C全液壓輪胎壓路機(jī)控制要對(duì)壓路機(jī)的動(dòng)力、行走和灑水提供相應(yīng)的控制及保護(hù),恒轉(zhuǎn)速、恒速行走,按一定斜坡值要求起步和停車(chē),確保的運(yùn)轉(zhuǎn),具備一定遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能擴(kuò)展平臺(tái)??刂平Y(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖1.
1.1 動(dòng)力
對(duì)啟動(dòng)馬達(dá)、油門(mén)步進(jìn)電機(jī)及斷油電磁鐵進(jìn)行控制,實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力及冷卻水溫度。
啟動(dòng)控制:在啟動(dòng)條件時(shí)(行走泵斜盤(pán)歸零位),啟動(dòng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān),由蓄電池為啟動(dòng)馬達(dá)及斷油電磁鐵供電,當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)置值時(shí),斷開(kāi)啟動(dòng)馬達(dá)電源。
轉(zhuǎn)速控制:的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是利用機(jī)械軟軸直接施力于節(jié)氣門(mén)來(lái)調(diào)速,其缺陷是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn),燃油不完全,其次,調(diào)速的快慢也受限于操作員的。本控制,直接通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)定轉(zhuǎn)速值,同時(shí)由飛輪轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得脈沖作為反饋值,形成閉環(huán)控制回路,經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算后,按一定的斜坡值輸出高速脈沖(PTO)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),進(jìn)而平穩(wěn)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,自動(dòng)電機(jī)進(jìn)給量,達(dá)到電機(jī)的定位及在怠速狀態(tài)下的恒轉(zhuǎn)速控制要求,控制轉(zhuǎn)速偏差△n<±20 r/min。
1.2 行走
在國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品全液壓驅(qū)動(dòng),速度快、行駛平穩(wěn),可達(dá)18Km/h,快速轉(zhuǎn)場(chǎng)的要求;雙操作手柄電控?zé)o級(jí)調(diào)速,實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化控制,調(diào)速及換向便捷,制動(dòng)迅速,大大操作舒適性和性。
恒速控制:首先由行駛手柄進(jìn)行行走速度值及方向設(shè)定,同時(shí)可以通過(guò)顯示器的顯示窗口讀取所設(shè)定的行駛速度值,PLC便行走恒速控制的指令,行走電控此時(shí)處于PID的閉環(huán)控制之中。行駛手柄中的電位器所輸入的設(shè)定值(模擬量)作為的初始給定值,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行運(yùn)算,通過(guò)PID的參數(shù)調(diào)節(jié)可以讓機(jī)器一個(gè)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線,機(jī)器以后,由設(shè)置在行走馬達(dá)上的測(cè)速傳感器將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值(高速脈沖值)通過(guò)PLC的高速計(jì)數(shù)器送入PLC,該傳感器提供的反饋在進(jìn)入閉環(huán)運(yùn)算之前,*行算術(shù)平均值取樣處理,合成為一個(gè)的反饋提供給PID調(diào)節(jié)器,終由PID輸出一個(gè)PWM調(diào)節(jié)值給行走電比例泵,通過(guò)液壓和相應(yīng)的液壓行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)跟隨速度設(shè)定值以恒定的速度作業(yè),其偏差值δ≤2 m/min。
在以上恒速控制程序調(diào)試中,由于輪胎壓路機(jī)本身大,達(dá)25噸,行走慣量大,為使機(jī)器一個(gè)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線,須對(duì)PID輸出調(diào)節(jié)值限幅,并且依據(jù)不同的設(shè)定值區(qū)間(兩級(jí)以上)進(jìn)行適當(dāng)。
行駛制動(dòng):在行駛手柄回中時(shí),PLC便停車(chē)指令,立即將PID調(diào)節(jié)值置零,同時(shí),輸出PWM調(diào)節(jié)值(脈寬)自動(dòng)按某一斜坡值遞減至零,達(dá)到平穩(wěn)停車(chē)的目的。
緊急制動(dòng):在按下緊停按鈕后,一方面,通過(guò)外部的物理開(kāi)關(guān)關(guān)閉所有電磁閥電源;另一方面,將開(kāi)關(guān)量送入PLC,PLC指令后,立即關(guān)閉PID調(diào)節(jié)器,同時(shí)將其輸入/輸出值清零,并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量給指示燈進(jìn)行警示,進(jìn)入緊急停車(chē)狀態(tài)。
1.3 灑水
灑水對(duì)施工的好壞有著直接影響,因此,在控制方面既要保證灑水流量的線性可調(diào),又要保證在小流量水噴灑的霧化效果。
手動(dòng)調(diào)節(jié):在施工階段對(duì)灑水流量要求不是很?chē)?yán)格或產(chǎn)品調(diào)試時(shí),可以選擇手動(dòng)功能。直接通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行流量值設(shè)定,PLC根據(jù)開(kāi)關(guān)接通的時(shí)間或換算成對(duì)應(yīng)的流量值,經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換控制比例放大器,轉(zhuǎn)化為PWM直接驅(qū)動(dòng)水泵電機(jī),線性控制灑水流量。
自動(dòng)調(diào)節(jié):基于壓路機(jī)行走速度值,經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換控制比例放大器,終轉(zhuǎn)化為PWM直接驅(qū)動(dòng)水泵電機(jī),以達(dá)到佳灑水流量,既不會(huì)因?yàn)樗鬟^(guò)小使輪胎粘瀝青,也不致水流過(guò)大影響瀝青溫度。
1.4 監(jiān)控
由文本顯示器及指示燈組成,主要用來(lái)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)工作小時(shí)、轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度和機(jī)油壓力、燃油液位、行走速度等參數(shù),對(duì)如冷卻液溫度過(guò)高、機(jī)油壓力低、制動(dòng)壓力低及水箱缺水提供圖文,此外,還可以對(duì)機(jī)器一些功能選擇及時(shí)鐘編輯通過(guò)文本顯示功能鍵來(lái)設(shè)置完成;指示燈則用來(lái)對(duì)充電狀態(tài)、PLC工作狀態(tài)、等進(jìn)行指示。
溫度傳感器溫度特性(溫度與電阻的函數(shù)關(guān)系)并不是線性的,按圖2線路連接,V+為工作電壓,R*為分壓電阻,經(jīng)過(guò)值測(cè)定,溫度傳感器(負(fù)溫敏電阻)以下函數(shù)關(guān)系:
① T=τlnK/Rt
② Rt=U/I
將①、②式歸并可得出公式③
③ T=τlnk/U 其中k=K·I
式中:T為傳感器檢測(cè)的溫度;Rt為傳感器電阻;τ和K為常數(shù)(可以事先利用溫度計(jì)和萬(wàn)用表測(cè)出兩組T、U值求出)。
將電壓送入PLC模塊(模擬量輸入點(diǎn)),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換及相關(guān)函數(shù)運(yùn)算、,利用公式③即可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的傳感器檢測(cè)的溫度值。
3 控制硬件
2.1 控制器
由西門(mén)子S7-200主模塊CPU224及擴(kuò)展模塊EM223、EM235組成。其中CPU224為西門(mén)子小型PLC主模塊,設(shè)計(jì)緊湊、良好擴(kuò)展性及強(qiáng)大的指令可以近乎小規(guī)??刂埔?,EM223為4DI/4DO數(shù)字量擴(kuò)展模塊,EM235為4AI/1AO模擬量擴(kuò)展模塊。
(1) 18路數(shù)字量輸入14路數(shù)字量輸出,4路模擬量輸入1路模擬量輸出
(2) 工作電壓20.4~28.8VDC,工作溫度0~55℃;
(3) 高速計(jì)數(shù)輸入點(diǎn)響應(yīng)20 kHz,邏輯1電平15~30 VDC;
(4) 高速脈沖輸出20 kHz,輸出驅(qū)動(dòng)電流<750 mA;
2.2 顯示器
西門(mén)子文本顯示器OP73Micro,可顯示3行每行達(dá)12字中文信息,4功能鍵/7鍵,前面板尺寸148×76mm,開(kāi)孔尺寸138×68mm;
2.3 測(cè)速傳感器
REXROTH霍爾轉(zhuǎn)速傳感器HDK18,工作電壓8~36V;
2.4 行駛手柄
選用帶行程開(kāi)關(guān)及中位鎖GESAN產(chǎn)的工程機(jī)械行駛手柄S22M-02RP-X ?。?) 手柄機(jī)械運(yùn)動(dòng)角度±37.5°; ?。?) 壽命> 1000 萬(wàn)次,工作溫度-40~60℃; ?。?) 電阻及功率2×5 kΩ/1.5 W。
2.5 比例放大器
工作電壓18~32 V,輸入電壓0~5 VDC, PWM輸出電流3.5 A/10 kHz;
4 控制程序設(shè)計(jì)
程序編制采用模塊化結(jié)構(gòu),包括主程序、子程序和中斷程序等。主程序主要完成程序初始化、輸入點(diǎn)濾波、處理、行走及制動(dòng)控制和實(shí)現(xiàn)各子程序的調(diào)用等核心功能。子程序主要實(shí)現(xiàn)記錄機(jī)器連續(xù)工作時(shí)間并保存在存儲(chǔ)器中、高速計(jì)數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器程序初始化、速度PID調(diào)節(jié)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制。中斷程序則用來(lái)通過(guò)定時(shí)中斷完成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及行走速度的采集,計(jì)算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值及速度值。
高速計(jì)數(shù):本產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用了兩路高速計(jì)數(shù),一路是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè),另一路是行走速度檢測(cè)。通過(guò)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)或行走馬達(dá)飛輪殼體上的傳感器可以接受電磁脈沖,每一個(gè)飛輪齒經(jīng)過(guò)傳感器時(shí),傳感器即輸出一個(gè)波形,設(shè)該波形的為f,飛輪齒數(shù)為Z,發(fā)動(dòng)機(jī)或馬達(dá)轉(zhuǎn)速為n,則它們以下公式:④ n=f*60/Z(單位RPM)
PLC高速計(jì)數(shù)是采用定時(shí)中斷的累計(jì)單位時(shí)間里(如100mS)所采集的脈沖數(shù),那么所累計(jì)1秒時(shí)間所采集的脈沖數(shù)就是我們要知道的f,而飛輪齒數(shù)Z也已知,利用公式④就可以計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n了。
在測(cè)得行走馬達(dá)轉(zhuǎn)速n后,已知減速機(jī)減速比為i,輪胎直徑為D,則利用公式⑤就可以計(jì)算出機(jī)器行走速度v了:⑤ v=n* *D/i(單位m/min)
PWM功能:PWM功能在工程機(jī)械中具有廣泛的應(yīng)用,如直流電機(jī)調(diào)速,電磁閥流量或壓力調(diào)節(jié)等。而本產(chǎn)品則應(yīng)用于行走主泵流量控制的比例電磁閥,該電磁閥對(duì)驅(qū)動(dòng)電流要求是一個(gè)振顫,響應(yīng)為100~200Hz,且線性好,重復(fù)精度高。而PWM功能提供的是占空比線性可調(diào)的脈沖輸出,高可達(dá)20kHz,占空比可在0%~*,設(shè)占空比為τ,PLC輸出PWM波的電壓為U,電流為I,電磁閥的電阻為R,則它們以下公式:⑥ I=U* /R
因此,通過(guò)占空比τ,就可以比例控制電磁閥的驅(qū)動(dòng)電流了,間而達(dá)到調(diào)速的目的。
文本顯示器OP73Micro需要采用組態(tài)SIMATIC WinCCflexible進(jìn)行編程。是基于Windows2000/XP的應(yīng)用,支持中文字符和位圖文件,編程界面友好,提供在線幫助功能,支持剪切/及粘帖等編輯功能,只是對(duì)編程電腦硬件配置要求較高。
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在現(xiàn)代各類建筑基礎(chǔ)、路面和路基的壓實(shí)中,輪胎壓路機(jī)具有不可代替的優(yōu)越性,其充氣輪胎除有垂直壓實(shí)力外,還有水平壓實(shí)力,這些力的作用加上膠輪彈性所產(chǎn)生的一種“作用”結(jié)果就產(chǎn)生了極好的壓實(shí)效果。同時(shí),輪胎間的相互重疊能產(chǎn)生平整、致密的表面。而的以機(jī)械式傳動(dòng)為主的輪胎壓路機(jī)因其結(jié)構(gòu)笨重、機(jī)械換檔在機(jī)群式作業(yè)、換向工作中顯得力不從心,無(wú)法現(xiàn)代自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求,其操作的性、舒適性也因此受到局限。
三一重工2005年推出的*YL25C全液壓輪胎壓路機(jī)具有電控油門(mén)、電控?zé)o級(jí)調(diào)速和恒速控制、智能灑水控制等功能,可高路面施工工藝要求。其控制采用西門(mén)子公司的S7-200 PLC模塊及擴(kuò)展模塊作為控制核心,同時(shí)采用新一代文本顯示器OP73Micro對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)控,并提供故障診斷功能。
2 控制結(jié)構(gòu)及控制原理
YL25C全液壓輪胎壓路機(jī)控制要對(duì)壓路機(jī)的動(dòng)力、行走和灑水提供相應(yīng)的控制及保護(hù),恒轉(zhuǎn)速、恒速行走,按一定斜坡值要求起步和停車(chē),確保的運(yùn)轉(zhuǎn),具備一定遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能擴(kuò)展平臺(tái)??刂平Y(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖1.
1.1 動(dòng)力
對(duì)啟動(dòng)馬達(dá)、油門(mén)步進(jìn)電機(jī)及斷油電磁鐵進(jìn)行控制,實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力及冷卻水溫度。
啟動(dòng)控制:在啟動(dòng)條件時(shí)(行走泵斜盤(pán)歸零位),啟動(dòng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān),由蓄電池為啟動(dòng)馬達(dá)及斷油電磁鐵供電,當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)置值時(shí),斷開(kāi)啟動(dòng)馬達(dá)電源。
轉(zhuǎn)速控制:的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是利用機(jī)械軟軸直接施力于節(jié)氣門(mén)來(lái)調(diào)速,其缺陷是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn),燃油不完全,其次,調(diào)速的快慢也受限于操作員的。本控制,直接通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)定轉(zhuǎn)速值,同時(shí)由飛輪轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得脈沖作為反饋值,形成閉環(huán)控制回路,經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算后,按一定的斜坡值輸出高速脈沖(PTO)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),進(jìn)而平穩(wěn)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,自動(dòng)電機(jī)進(jìn)給量,達(dá)到電機(jī)的定位及在怠速狀態(tài)下的恒轉(zhuǎn)速控制要求,控制轉(zhuǎn)速偏差△n<±20 r/min。
1.2 行走
6ES71556AU010BN0
在國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品全液壓驅(qū)動(dòng),速度快、行駛平穩(wěn),可達(dá)18Km/h,快速轉(zhuǎn)場(chǎng)的要求;雙操作手柄電控?zé)o級(jí)調(diào)速,實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化控制,調(diào)速及換向便捷,制動(dòng)迅速,大大操作舒適性和性。
恒速控制:首先由行駛手柄進(jìn)行行走速度值及方向設(shè)定,同時(shí)可以通過(guò)顯示器的顯示窗口讀取所設(shè)定的行駛速度值,PLC便行走恒速控制的指令,行走電控此時(shí)處于PID的閉環(huán)控制之中。行駛手柄中的電位器所輸入的設(shè)定值(模擬量)作為的初始給定值,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行運(yùn)算,通過(guò)PID的參數(shù)調(diào)節(jié)可以讓機(jī)器一個(gè)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線,機(jī)器以后,由設(shè)置在行走馬達(dá)上的測(cè)速傳感器將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值(高速脈沖值)通過(guò)PLC的高速計(jì)數(shù)器送入PLC,該傳感器提供的反饋在進(jìn)入閉環(huán)運(yùn)算之前,*行算術(shù)平均值取樣處理,合成為一個(gè)的反饋提供給PID調(diào)節(jié)器,終由PID輸出一個(gè)PWM調(diào)節(jié)值給行走電比例泵,通過(guò)液壓和相應(yīng)的液壓行走馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)跟隨速度設(shè)定值以恒定的速度作業(yè),其偏差值δ≤2 m/min。
在以上恒速控制程序調(diào)試中,由于輪胎壓路機(jī)本身大,達(dá)25噸,行走慣量大,為使機(jī)器一個(gè)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線,須對(duì)PID輸出調(diào)節(jié)值限幅,并且依據(jù)不同的設(shè)定值區(qū)間(兩級(jí)以上)進(jìn)行適當(dāng)。
行駛制動(dòng):在行駛手柄回中時(shí),PLC便停車(chē)指令,立即將PID調(diào)節(jié)值置零,同時(shí),輸出PWM調(diào)節(jié)值(脈寬)自動(dòng)按某一斜坡值遞減至零,達(dá)到平穩(wěn)停車(chē)的目的。
緊急制動(dòng):在按下緊停按鈕后,一方面,通過(guò)外部的物理開(kāi)關(guān)關(guān)閉所有電磁閥電源;另一方面,將開(kāi)關(guān)量送入PLC,PLC指令后,立即關(guān)閉PID調(diào)節(jié)器,同時(shí)將其輸入/輸出值清零,并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量給指示燈進(jìn)行警示,進(jìn)入緊急停車(chē)狀態(tài)。
1.3 灑水
灑水對(duì)施工的好壞有著直接影響,因此,在控制方面既要保證灑水流量的線性可調(diào),又要保證在小流量水噴灑的霧化效果。
手動(dòng)調(diào)節(jié):在施工階段對(duì)灑水流量要求不是很?chē)?yán)格或產(chǎn)品調(diào)試時(shí),可以選擇手動(dòng)功能。直接通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行流量值設(shè)定,PLC根據(jù)開(kāi)關(guān)接通的時(shí)間或換算成對(duì)應(yīng)的流量值,經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換控制比例放大器,轉(zhuǎn)化為PWM直接驅(qū)動(dòng)水泵電機(jī),線性控制灑水流量。
自動(dòng)調(diào)節(jié):基于壓路機(jī)行走速度值,經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換控制比例放大器,終轉(zhuǎn)化為PWM直接驅(qū)動(dòng)水泵電機(jī),以達(dá)到佳灑水流量,既不會(huì)因?yàn)樗鬟^(guò)小使輪胎粘瀝青,也不致水流過(guò)大影響瀝青溫度。
6ES71556AU010BN01.4 監(jiān)控
由文本顯示器及指示燈組成,主要用來(lái)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)工作小時(shí)、轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度和機(jī)油壓力、燃油液位、行走速度等參數(shù),對(duì)如冷卻液溫度過(guò)高、機(jī)油壓力低、制動(dòng)壓力低及水箱缺水提供圖文,此外,還可以對(duì)機(jī)器一些功能選擇及時(shí)鐘編輯通過(guò)文本顯示功能鍵來(lái)設(shè)置完成;指示燈則用來(lái)對(duì)充電狀態(tài)、PLC工作狀態(tài)、等進(jìn)行指示。
溫度傳感器溫度特性(溫度與電阻的函數(shù)關(guān)系)并不是線性的,按圖2線路連接,V+為工作電壓,R*為分壓電阻,經(jīng)過(guò)值測(cè)定,溫度傳感器(負(fù)溫敏電阻)以下函數(shù)關(guān)系:
① T=τlnK/Rt
② Rt=U/I
將①、②式歸并可得出公式③
③ T=τlnk/U 其中k=K·I
式中:T為傳感器檢測(cè)的溫度;Rt為傳感器電阻;τ和K為常數(shù)(可以事先利用溫度計(jì)和萬(wàn)用表測(cè)出兩組T、U值求出)。
將電壓送入PLC模塊(模擬量輸入點(diǎn)),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換及相關(guān)函數(shù)運(yùn)算、,利用公式③即可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的傳感器檢測(cè)的溫度值。
3 控制硬件
2.1 控制器
由西門(mén)子S7-200主模塊CPU224及擴(kuò)展模塊EM223、EM235組成。其中CPU224為西門(mén)子小型PLC主模塊,設(shè)計(jì)緊湊、良好擴(kuò)展性及強(qiáng)大的指令可以近乎小規(guī)??刂埔?,EM223為4DI/4DO數(shù)字量擴(kuò)展模塊,EM235為4AI/1AO模擬量擴(kuò)展模塊。
(1) 18路數(shù)字量輸入14路數(shù)字量輸出,4路模擬量輸入1路模擬量輸出
(2) 工作電壓20.4~28.8VDC,工作溫度0~55℃;
(3) 高速計(jì)數(shù)輸入點(diǎn)響應(yīng)20 kHz,邏輯1電平15~30 VDC;
(4) 高速脈沖輸出20 kHz,輸出驅(qū)動(dòng)電流<750 mA;
2.2 顯示器
西門(mén)子文本顯示器OP73Micro,可顯示3行每行達(dá)12字中文信息,4功能鍵/7鍵,前面板尺寸148×76mm,開(kāi)孔尺寸138×68mm;
2.3 測(cè)速傳感器
REXROTH霍爾轉(zhuǎn)速傳感器HDK18,工作電壓8~36V;
2.4 行駛手柄
選用帶行程開(kāi)關(guān)及中位鎖GESAN產(chǎn)的工程機(jī)械行駛手柄S22M-02RP-X
?。?) 手柄機(jī)械運(yùn)動(dòng)角度±37.5°;
?。?) 壽命> 1000 萬(wàn)次,工作溫度-40~60℃;
?。?) 電阻及功率2×5 kΩ/1.5 W。
2.5 比例放大器
工作電壓18~32 V,輸入電壓0~5 VDC, PWM輸出電流3.5 A/10 kHz;
4 控制程序設(shè)計(jì)
程序編制采用模塊化結(jié)構(gòu),包括主程序、子程序和中斷程序等。主程序主要完成程序初始化、輸入點(diǎn)濾波、處理、行走及制動(dòng)控制和實(shí)現(xiàn)各子程序的調(diào)用等核心功能。子程序主要實(shí)現(xiàn)記錄機(jī)器連續(xù)工作時(shí)間并保存在存儲(chǔ)器中、高速計(jì)數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器程序初始化、速度PID調(diào)節(jié)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制。中斷程序則用來(lái)通過(guò)定時(shí)中斷完成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及行走速度的采集,計(jì)算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值及速度值。
高速計(jì)數(shù):本產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用了兩路高速計(jì)數(shù),一路是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè),另一路是行走速度檢測(cè)。通過(guò)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)或行走馬達(dá)飛輪殼體上的傳感器可以接受電磁脈沖,每一個(gè)飛輪齒經(jīng)過(guò)傳感器時(shí),傳感器即輸出一個(gè)波形,設(shè)該波形的為f,飛輪齒數(shù)為Z,發(fā)動(dòng)機(jī)或馬達(dá)轉(zhuǎn)速為n,則它們以下公式:④ n=f*60/Z(單位RPM)
PLC高速計(jì)數(shù)是采用定時(shí)中斷的累計(jì)單位時(shí)間里(如100mS)所采集的脈沖數(shù),那么所累計(jì)1秒時(shí)間所采集的脈沖數(shù)就是我們要知道的f,而飛輪齒數(shù)Z也已知,利用公式④就可以計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n了。
在測(cè)得行走馬達(dá)轉(zhuǎn)速n后,已知減速機(jī)減速比為i,輪胎直徑為D,則利用公式⑤就可以計(jì)算出機(jī)器行走速度v了:⑤ v=n* *D/i(單位m/min)
PWM功能:PWM功能在工程機(jī)械中具有廣泛的應(yīng)用,如直流電機(jī)調(diào)速,電磁閥流量或壓力調(diào)節(jié)等。而本產(chǎn)品則應(yīng)用于行走主泵流量控制的比例電磁閥,該電磁閥對(duì)驅(qū)動(dòng)電流要求是一個(gè)振顫,響應(yīng)為100~200Hz,且線性好,重復(fù)精度高。而PWM功能提供的是占空比線性可調(diào)的脈沖輸出,高可達(dá)20kHz,占空比可在0%~*,設(shè)占空比為τ,PLC輸出PWM波的電壓為U,電流為I,電磁閥的電阻為R,則它們以下公式:⑥ I=U* /R
因此,通過(guò)占空比τ,就可以比例控制電磁閥的驅(qū)動(dòng)電流了,間而達(dá)到調(diào)速的目的。
文本顯示器OP73Micro需要采用組態(tài)SIMATIC WinCCflexible進(jìn)行編程。是基于Windows2000/XP的應(yīng)用,支持中文字符和位圖文件,編程界面友好,提供在線幫助功能,支持剪切/及粘帖等編輯功能,只是對(duì)編程電腦硬件配置要求較高。