基于PLC控制TL1000t運輸車電氣系統(tǒng)分析

賈貴青 劉剛

摘要：TL1000t運輸車是運輸梯形梁的重要設備，因為梯形梁的特殊性所以對運輸車的轉向和行駛要求比較高。轉向和行駛的驅動系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)，多輪組同步轉向 在PLC控制中采用PID調節(jié)實現(xiàn)了多輪組同步。

關鍵詞：運輸車;PLC控制;電氣控制

引言

隨著社會的發(fā)展，交通運輸?shù)陌l(fā)達，橋梁的建設也在高速發(fā)展中，為了滿足各種橋梁的建設需求而生產了不同運輸車，TL1000t就是為了滿足梯形梁的運輸而設計生產。梯形梁的特殊性就要求運輸車轉向系統(tǒng)有較高的同步性。TL1000t運輸車是靠發(fā)電機組、電動機和液壓泵提供動力的重型車輛，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運輸車的構成及工作原理

TL1000t運輸車主要是由框架結構，液壓系統(tǒng)：包括轉向系統(tǒng)、驅動系統(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)。電動機帶動泵為轉向系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)以及升降系統(tǒng)提供動力。整車供電均由發(fā)電機組提供，發(fā)電機組提供AC460V、60Hz電源，控制系統(tǒng)由輸入AC460V、60Hz轉變?yōu)镈C24V的開關電源提供，照明系統(tǒng)由輸入為AC460V、60Hz轉變?yōu)锳C110V、60Hz的變壓器提供。

TL1000t運輸車的主液壓泵采用的是力士樂A4VG180EP4D1閉式泵和A11VL0190LRDS開式泵。驅動系統(tǒng)主要有閉式泵和驅動馬達來提供動力;轉向系統(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、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)硬件設計

TL1000t運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)維護和擴展非常方便。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CAN通訊接口，可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸、采集，與人機界面進行連接，實時程序傳送監(jiān)控等處理。人機界面用于輸入控制系統(tǒng)的控制參數(shù)以及顯示動態(tài)監(jiān)控參數(shù)：各個位置的壓力顯示、轉向角度顯示、編碼器的在線情況、各個閥組的在線情況、編碼器角度標定以及系統(tǒng)報警等等。輸入輸出控制原理示意圖如下：

微型控制器的應用，使運輸車的一些重要功能得以實現(xiàn)，如行駛速度、轉向角度、升降高度等參數(shù)可根據(jù)施工需要進行設定，顯示屏上可顯示一些必要的動態(tài)參數(shù)，如懸掛的動作狀態(tài)、轉向動作的實施角度等等。在轉向過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)給定的轉向角度、轉向模式以及編碼器反饋的角度建立復雜的數(shù)學模型，計算出理論的轉向角度，在根據(jù)實時的轉向角度與理論的轉向角度的偏差通過PID控制自動調節(jié)電磁比例閥的工作電流，從而使各個輪胎的轉向角度接近理論角度，達到精確控制轉向角度、升降高度的目的。

2.1 電氣軟件設計

（1）驅動系統(tǒng)

驅動系統(tǒng)主要有液壓閉式泵、驅動馬達、馬達轉速傳感器組成。遙控器的驅動控制手柄輸入驅動速度前進或者后退AI信號，控制器進行A/D和D/A轉換后根據(jù)要求輸出PWM電流信號到驅動泵和驅動馬達。通過馬達轉速傳感器的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)馬達轉速傳感器的信號通過PID調節(jié)來控制驅動泵以及驅動馬達的電流，從而實現(xiàn)車輛的平穩(wěn)行駛。

（2）轉向系統(tǒng)

轉向系統(tǒng)主要有液壓開式泵、多聯(lián)轉向閥、轉向油缸以及編碼器組成。轉向系統(tǒng)是靠懸掛的擺動來實現(xiàn)，懸掛機構包括平衡臂、懸掛油缸、懸掛架和回轉支承等四部分，其中懸掛油缸為單作用柱塞式液壓缸，它承擔著本輪軸的全部負載，編碼器是轉向系統(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，經精碼細分、碼道校正、數(shù)字量相加、電調零、度分秒轉換等軟件處理，最后顯示及實現(xiàn)與控制系統(tǒng)接口。轉向系統(tǒng)也是靠該液壓油缸的伸縮來實現(xiàn)的。遙控器的轉向角度控制手柄輸入轉向角度和方向的AI信號，同樣控制器進行A/D和D/A轉換后根據(jù)不同轉向模式的不同進行角度的轉換，將理論角度轉換成不同的PWM電流信號輸出到對應的閥組，以實現(xiàn)轉向角度的控制和轉向模式的控制。

為了滿足不同的施工工況，運輸車設計了不同的轉向模式：八字轉向模式、斜行模式、擺頭轉向模式、擺尾轉向模式和原地轉向等五種轉向模式。此文以八字轉向模式為例進行計算說明：

轉向角度的計算：

這是八字轉向模式的前半部分輪組的轉向角度，后半部分的轉向輪組以運輸車的中心軸對稱以此與前半部分輪組的角度相對應，但其方向完全相反，轉向手柄給定角度后PLC通過計算后給控制輪組的電磁閥電流，編碼器實時監(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行PID調節(jié)，以便輪組能同步并快速的轉到給定角度。

（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AI信號，控制器進行A/D和D/A轉換后根據(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 結語

隨著我國經濟的發(fā)展，我國的工程機械也在高速發(fā)展，不僅適應于國內，逐漸走出國門，走向世界。本文所講述的運輸車就是為加拿大的一個項目所設計。本文主要是對運輸車的驅動系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)以及升降系統(tǒng)的控制進行了簡單的技術分析。

參考文獻：

[1]毛佳唯.基于PLC實現(xiàn)的自動化電氣控制應用探析[J].科學技術創(chuàng)新，2019（13）：175-176.

[2][1]徐廣明，楊偉紅，劉克銘.基于PLC的車間運輸小車的自動控制系統(tǒng)設計[J].世界科技研究與發(fā)展，2009，31（4）：663-665.