基于可编程控制器的履带起重机电控系统.pdf

第3期(总第166期)
机械工程与自动化
2011年6月
MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION
Jun
文章编号:1672-6413(2011)03-0139-03
基于可编程控制器的履带起重机电控系统
陈晓敏,王连娜
(大原重型机械集团有限公司技术中心,山西大原030024)
摘要:介绍了可编程控制器系统在履带起重机电控系统中的应用,主要介绍了控制器的硬件组成和软件组成
等。最后总结了在履带起重机上采用可编程控制器的特点和优越性。
关键词:可编程控制器;履带起重机械;电控系统
中图分类号:TH231.7:TP273
文献标识码:A
0引言
2电控系统结构功能
现阶段国内生产的工程起重机控制系统一般采用
图1为电控系统结构功能图。
手动控制、液控先导控制和电液比例控制,这样的控
远控器-液压条系统
控
制技术已经不能满足市场的需求了。国际上的工程起
制
重机制造商已采用电子智能控制技术对起重机的多种
传感器
控制器
踏手
功能进行系统控制。本文对应用可编程控制器的履带
CAN-BUS
起重机电控系统进行简单的分析。
1履带起重机电气控制系统
发动机
控制器
力限器
电气控制系统的主要作用是实现起重机各种工况
ECU
显示设定显示设定
限器主机
下的动作控制及安全监控。它是起重机的重要组成部
视频监视器
传感器
分,虽然不能直接决定起重机的工作性能,但对起重
GPS/GPRS
机的使用性能、操控性、安全性和市场竞争力等很多
摄像头
方面有着重要的影响。随着配套机、液压系统和电
图1电控系统结构功能图
子信息等技术的飞速发展,对履带起重机电气控制系2.1输入设备
统的设计提出了更高要求。
操作手柄和脚踏板通过CAN总线把数据发送到
履带起重机控制系统的发展,经历了以下3个阶控制器上,实现对整车的回转、变幅、起升、行走等
段:①液压比例先导控制系统:电控系统通过继电器基本动作的控制,并且在操作手柄上设置了使能开
等动作元件实现简单的逻辑控制,此方案电气线路复关、喇叭按钮、油门锁定按钮、震动感知装置等,极
杂,动作元件多,如果系统发生故障,查找困难,维大地提高了操作的安全性和舒适性。
修不易;②电液比例先导控制系统:电控系统主要采
2传感器元件
用模拟放大电路,配合有可编程功能的控制模块,但
传感器模块负责采集现场各种参数(如风速、水
程序编写繁琐、控制功能有限;(③可编程控制器平、液位等),然后将其转换成一个0V~5V的电压
(PLC)控制系统:监测设备元件向控制器输人操作机信号或者4mA~20mA的电流信号后进行A/D转
构和液压系统的模拟量和开关量信号,控制器通过内换,传到控制器中。控制器把处理过的信号通过
部采样以及软件数据处理后,直接输出机构和液压系CAN总线进行发送,显示器负责接收其所需要的数
统所需要的模拟量和开关量控制信号,通过执行部件据,并最终用虚拟似表显示,实现了良好的人机界
完成整车的动作控制。
面
收稿日期:2010-11-25;修回日期:2011-03-04
作者简介:陈晓敏(1979-),男、陕西宝鸡人,工程师,本科。
学兔魚w. xlotitll. com
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机械工程与自动化
2011年第3期
2.3·执行部件
息不受影响。CAN采用有效位为8位的短帧结构,
执行部件是整个系统的一线部件,是控制器经过数据传输响应快,抗干扰能力强。CAN数据传输可
逻辑处理,为完成相应功能最终所要驱动的部件。典以一对一发送,也可以一对多发送
型的驱动结构就是由控制器驱动各种阀动作,让油路2.7力矩限制器
导通使马达动作,并带动减速机最终达到所要求的动
起重机力矩限制器是用来保护起重机在正常工作
作
范围内工作的极限限位装置。它能判别操作工况,采
2.4发动机
集数据,处理和传送主臂臂长、副暫臂长、主臂角
发动机产生机械能带动泵提供压力油,并最终转度、工作幅度、最大起升高度、额定载荷、实际载
换为液压能,是整个系统的动力源。利用发动机的荷、工况代码、钢丝绳倍率等数据,发出控制信号.
ECU,通过SAEJ1939协议发送一些相关的发动机运
控制信号输出方案:①遵循CAN-OPEN协议,
行参数给控制器。
将控制信号发送到CAN总线;②将控制信号发送到
2.5HMI系统状态监控
CAN总线,同时输出硬件控制信号,CAN总线信号
(1)嵌入式HMI通过接收控制器发送的各项系优先
统参数,以虚拟仪表的形式进行集中显示、文本显
当出现危险情况时,力矩限制器发出声光报警,
示,实现了良好的人机对话。
同时将相应信号发送给控制器,以停止危险的起重机
(2)采用智能诊断故障检测技术,通过控制器动作。
一系列的智能故障判断,在显示器上进行声音报警提2.8可编程控制器
示,方便故障的检测,提高了设备工作效率。
控制系统主要完成整车的动作控制,如起升、回
(3)通过CAN总线向控制器发送一系列的参数转、变幅等,并接收力限器系统发出的安全报警信号
(如中位、死区等),大大地方便了调试修改参数,节进行动作保护控制,停止相应的危险动作;并通过
省了调试时间,缩短了开发問期。
CAN总线将各类信息发送至显示器供操作人员判断。
2.6CAN-BUS通讯总线
电控系统软件设计
CAN是一种多主工作方式,网络上任意一个节3.1梯形图语言(LD)
点均可以在总线空闲时主动向网络其他节点发送信
梯形图语言是使用最广泛的PLC图形编程语言
息。不分主站和从站,各节点之间可以实现自由通它是一种特别适合编写逻辑控制的语言。梯形图与继
讯,通讯方式比较灵活,不需要占据地址等节点信电器控制系统的电路图很相似,直观易懂,很容易被
息。为了满足不同的突时性要求,CAN可以分成不熟悉继电器控制的电气人员掌握。图2为控制器防二
同优先级。当多个节点同时向网络传送信息时,优先次启动的控制梯形图。
级低的节点自动停止发送,而优先级高的节点发送信
2huansu_kongzhi
N
Af_fadongii_Zhuansu-input_Fadongil-zhuansu oulput zhuansu_dayu500
B_d500
output_zhuansu_xfaovuo-6_0
dy500
TON
DO fangerci cidong
「UNF_丁O_TME
Qidong dingshi
1000
B O
Do_fangercgidbng
图2防二次启动的控制梯形图
3.2文本语言(ST)
PLC系统中,尤其是在需要大量的模拟量运算和数据
文本语言是用功能化的语句代码来编写程序的一处理时,通常采用ST语言来编写控制系统中各个变
种设计语言,是一种类似于高级语言的设计语言。在量之间复杂的控制运算关系,完成所需的数学运算或