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智能振動壓路機控制系統軟件流程設計

08-22 12:28:19  瀏覽次數:481次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 智能振動壓路機控制系統軟件流程設計,http://www.tljciu.live
  摘 要:對智能振動壓路機的調頻、調幅及行走控制方案進行了設計,構建了控制硬件系統方案,對各控制部分進行了軟件編程流程圖設計。 關鍵詞:智能型振動壓路機 控制系統 專用控制器 軟件流程圖 壓實是公路建設質量的一個重要影響因素,而壓路機是現代化公路建設質量和         摘 要:對智能振動壓路機的調頻、調幅及行走控制方案進行了設計,構建了控制硬件系統方案,對各控制部分進行了軟件編程流程圖設計。     關鍵詞:智能型振動壓路機 控制系統 專用控制器 軟件流程圖     壓實是公路建設質量的一個重要影響因素,而壓路機是現代化公路建設質量和效率的可靠保證。隨著液壓控制、計算機控制和檢測技術在工程機械領域的應用以及壓實度儀的出現,智能振動壓路機的研制逐漸成為一個熱點,我國在這一領域還處于起步階段。本文所設計的智能振動壓路機是國家“863”計劃“機群智能化施工作業”中的一個重要單元,目的在于要使我國在智能振動壓路機方面能夠達到國際發展水平。該機的智能化主要包括壓實參數自動控制、故障智能診斷、工作參數監控、遠距離通訊、系統幫助等方面。這里主要著重于振動壓路機的振頻、振幅和行駛速度三個參數的匹配,對智能振動壓路機的控制系統在軟件方面進行了設計。1 控制系統功能要求     振動壓路機振動輪既是行走機構,又是工作機構,整個系統控制重點在于對振動輪的控制。為了達到參數的最佳匹配,對控制系統要求如下:(1)振幅和振動頻率可自動匹配和調節;(2)起振和停振應與行駛速度實現連鎖控制,該行駛速度值是可調整的;(3)振動軸旋向與振動輪行駛方向始終保持一致;(4)在作業過程中,無論前進和后退,都要能實現前輪靜壓,后輪振動;(5)振動系統和行走系統必須有良好配合,保證壓實的均勻性和密實度。 (6)調頻調幅系統的控制分為自動控制和手動控制;(7)行駛具有高低兩個速度范圍,每個范圍內速度連續可調;(8)起步、轉向和停車過程均勻平穩,作業過程中速度保持恒定;(9)停車時禁止轉向操作和蟹行操作;(10)三級制動,制動時振動停止;解除制動后,振動系統方可工作。2 控制方案2.1 調頻控制方案      振動壓路機調頻的實質就是改變振動軸液壓馬達的輸入流量與其排量的比值,該振動壓路機的調頻系統采用變量泵——定量馬達組成的閉式回路,即容積調頻法。這樣對振頻的控制就是對變量泵——定量馬達組成的閉式回路流量的控制,在對調頻變量泵排量調節的控制中采用電液比例控制。2.2 調幅控制方案       該智能振動壓路機調幅有手動模式和自動模式兩種狀態,要求所選用的調幅機構既要便于自動控制,也要能在一定振幅范圍內無級可調。所以該振動壓路機采用了套軸調幅機構,由閥控缸液壓系統通過中間轉換機構來控制。中間轉換機構為直線運動-旋轉運動的機械轉換裝置,其參數在機構設計完成后就成為固定值,這樣對振幅的調節就是對閥控缸液壓系統的控制。2.3 自動壓實方式控制       自動壓實控制由壓實方式開關來選擇,在這種模式下,無需對振動參數進行人為干預,控制系統會通過運算自動進行振動參數匹配。圖1為自動壓實控制原理圖。2.4 行走系統控制      振動壓路機的行駛速度和振動參數有著密切的關系,并且對振動壓路機生產率和壓實質量有著重要的影響,因此速度控制也是振動壓路機的關鍵。該智能振動壓路機的行駛速度由變量泵3 控制系統硬件方案    考慮到振動壓路機的施工工況比較惡劣,本控制系統選用芬蘭EPEC公司專為工程機械設計的控制器,它以CAN總線和特種可編程控制器為通訊和控制核心,充分考慮到了工程機械施工現場各種惡劣環境,對控制器進行了功能擴展、提高防護等級以及整體封裝,使用方便,控制電路設計相對簡單。根據振動壓路機控制點數和需要實現的功能,結合EPEC控制系統的特點,本控制系統核心部分采用兩個EPEC20

www.tljciu.live23控制器和一個2025顯示器來組建控制系統。 4 邏輯控制流程控制系統軟件設計采用了模塊化結構,將系統應用程序分為若干功能模塊,先調試各功能模塊,再進行總的調試。程序模塊主要包括振動輪選擇模塊、調頻調幅系統手動/自動選擇模塊、調幅控制模塊、調頻控制模塊、轉向控制模塊、行走控制模塊、蟹行控制模塊、灑水控制模塊、主程序模塊。1.振動輪選擇模塊:對前輪振動、后輪振動和前后輪同振三種工況進行選擇。2.調頻調幅系統手動/自動選擇模塊:實現壓實方式和起振方式的自動和手動功能的選擇。3.調頻控制模塊:完成手動和自動壓實方式下,振頻的調節任務,并保持振頻的恒定以及振動軸旋轉方向與振動壓路機的行走方向的一致。4.調幅控制模塊:完成手動和自動壓實方式下,振幅的調節任務。5.轉向控制模塊:實現振動壓路機安全可靠地轉向,并防止轉向時損傷路面。6.行走控制模塊:完成振動壓路機行走的前進/后退控制,保持行駛速度、起步和停車的均勻穩定,實現工作制動和停車制動任務。7.蟹行控制模塊:實現振動壓路機的蟹行功能。8.灑水控制模塊:實現壓路機的撒水功能,水量大小可無級調節。9.主程序:因為采用了兩個控制器,所以共有兩個主程序模塊,各自調用不同的功能模塊實現對振動壓路機各個部分的控制。兩個控制器之間的數據交換由振動壓路機通訊系統來實現。 5 .控制系統軟件設計      振動壓路機控制系統軟件包括控制器和顯示器兩部分,控制器軟件對各輸入量進行濾波、補償、標定及運算等處理,并將處理后的數據發往CAN總線;顯示器從總線讀取對應數據,把檢測的路面參數及壓路機工作狀態參數以多重界面輸出到顯示屏。控制器軟件以CoDeSys為編程環境,整個控制系統的程序由主程序模塊、傳感器標定模塊、數據處理模塊、故障處理模塊、通訊模塊、總線檢測模塊、參數設置模塊等模塊組成。 6 .結束語      該樣機初步調試工作已經完成,控制系統運行正常,各項功能均能正常實現。這為進一步完善控制系統和擴充智能振動壓路機的功能創建了良好的平臺。通過本機的研制,促使我國智能型振動壓路機有了新的發展,逐步向自適應、自學習、參數自動可調型的更高智能化的振動壓路機方向邁進了一步

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