文档介绍：摘要: 高空作业车辆在我国现代化建设中的使用越来越广泛,发挥的作用也越来越大。其主要功能和特点是实现人员、工具和物料空间位置的变化。因而,高空作业车辆通常具有行驶、变幅、回转、伸缩、悬臂等功能。为了实现高空作业的变幅、回转、伸缩、悬臂高空作业车辆普遍采用机—电—液逻辑控制。其中电气控制部分的功能是对各种车体运行信号进行监测然后作出相应的控制。本文介绍以PLC(可编程序控制器)改造原以单片机为核心的高空作业车辆的电气控制系统。其功能完善,立意新颖,应用软件和硬件相结合的手段构成的车体安全保护功能更可靠。
关键词:PLC、液压阀、称重传感器、平衡传感器
高空作业车辆概况
1、现状分析
高空作业车是一种用来实现人员、工具和物料在空间位置发生变化,使不便于操作的工作点实现便于操作的一个平台,在我国现代化建设中的使用越来越广泛,发挥的作用也越来越大。伸缩臂式高空作业车一般载重限5T,臂的承重限1T。设备控制系统分为电气部分、机械部分和液压部分组成。电气控制部分主要以单片机为核心控制。即各操纵杆的控制信号和传感器的状态开关信号直接输入到单片机由单片机作出相应的控制直接驱动相应的电磁阀。其工作过程原理如图1所示。该高空作业车辆已使用多年,除单片机损坏之外,其他各部件性能良好。
(a )后视图(b)正面视图
图1 工作过程原理图
2、系统控制
该高空作业车辆电气控制系统分篮下控制和篮上控制。篮下控制由液压系统压力控制、支脚控制和车体平衡检测组成;篮上控制由回旋控制、伸缩控制、变幅控制的载重检测组成。
压力控制:打开液压系统总开关,液压泵工作。压力到达后,可进行臂的其他功能操作。
支脚控制:当操作支脚操纵杆时,操纵杆开关闭合,单片机驱动相对应的电磁液压阀工作。当支脚伸到极限时,液压就会通液压阀的溢流系统使支脚限位。
平衡控制:当车体当车体向一侧(前侧、后侧、左侧、右侧)倾斜时,水平传感器就会发出一个或两个开关信号传送给单片机,单片机就会控制对应的(前、后、左、右)红灯点亮。同时锁死篮上部分的控制。当车体平衡时,传感器就没有信号输出,单片机就会点亮绿灯。同时唤醒篮上的控制。
载重控制:当操作篮上的载重超过1000KG时,压力传感器就有一信号输出,传送给单片机,单片机控制对应的“超重”红灯点亮。同时篮上操作的所有功能都被禁止。
回旋、变幅、伸缩控制:回旋、变幅、伸缩分别由四根操纵杆控制,四根操纵杆之间形成互锁。由于篮上操纵杆是一双联开关,这样一来这左右、上臂上下、下臂上下、前后运动的八种状态就形成互锁。即当“左右”的操纵杆向左推时,系统通过单片机驱动向左运动,此时由于“左右”操纵杆接通了一种状态,四根操纵杆是互锁的,所以如果在此时操作另三根操纵杆是无效的。当手松开时操纵杆复位回到中间位置,此时可进行四根杆中的任意一根杆的操作。
电气系统的改造设计
控制要求
该电气控制系统要求四个支脚能独立控制,互相没有互锁等的联系。利用电磁阀本身的特点实现自锁、限位和限速。车身的平衡由水平平衡传感器监控,并以指示灯的方式来告知用户车体的平衡状况。当不平衡时要锁死臂的一切操作。
要控制臂工作的首要条件是要车体水平平衡。臂有上臂上下、下臂上下、左右和前后八种状态,当一种状态运行停止之后才能开始下一种状态的运行,互相能互锁。如向左回旋,当我操作操纵杆向左回旋时,左回旋电磁阀得电,而右回旋、上下、前后的电磁阀由于互锁功能,只有当左回旋的电磁阀失放后,右回旋、上下、前后的操作功能才被唤醒。臂的载重由一称重传感器监控,也以指示灯的方式来告知臂的载重是否超限。当载重超限时臂的上下左右前后八种状态都不能控制。
车辆尾部装一警示灯牌,灯牌要能向左或向右指示,并能有多种显示方式。
系统硬件选择及接线
2、1 系统的硬件选择
此项目是把旧的有故障的机器改造成功能更多、安全可靠性更高的项目,因此不仅要考虑实现功能的适用可行性还要考虑改造部分选用设备和保留设备的兼容性和性价比。
PLC的选择:为了尽量降低改造成本,本系统可编程序控制器选用现报废掉的改装过的旧情报板上的FX2N-128MR-001的PLC其I/O点数分别有64点。PLC的配电是交流220V,需将电源部分进行改动。PLC的主要性能指标如表1所示:
表1 FX2N-128MR-001主要性能指标
输入点数
64个
输出点数
64个
输入端口电压
DC30V以下
输出电压
DC24V±10%
输入端口电流
4~7mA
输出最大电流
2A/1点
输入端口阻抗
kΩ
响应时间
10ms
响应时间
ON:1ms, OFF:10ms
电路隔离
继电器隔离
电路隔离
继电器隔离
辅助继电器(M)
M0~M499
锁定继电器(M)
M3