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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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基于永宏B1Z-10 PLC的壓縮式垃圾車(chē)電氣控制設(shè)計(jì)

基于永宏B1Z-10 PLC的壓縮式垃圾車(chē)電氣控制設(shè)計(jì)

2016/11/9 10:29:04

一、簡(jiǎn)述

  縮式垃圾車(chē)是通過(guò)液壓系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)來(lái)完成整個(gè)垃圾的壓縮和裝卸過(guò)程,有的是直接操作液壓手動(dòng)閥,有的是用繼電器組成的電控操作盒,其繼電器控制電路偶然故障必然對(duì)垃圾車(chē)的安全性、可靠性和方便性帶來(lái)影響。本文闡述了如何采用小型PLC控制壓縮式垃圾車(chē)實(shí)現(xiàn)作業(yè)過(guò)程。

二、壓縮式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)

1.壓縮式垃圾車(chē)的基本結(jié)構(gòu)分析

  壓縮式垃圾車(chē)是在汽車(chē)二類(lèi)底盤(pán)上改裝而成,它主要由推板(垃圾推出機(jī)構(gòu))、車(chē)廂、汽車(chē)底盤(pán)、滑板和刮板(填裝器壓縮機(jī)構(gòu))及傾倒裝置等組成。

壓縮式垃圾車(chē)的工作過(guò)程如圖1所示。

圖1

  下面,我們根據(jù)圖1描述壓縮式垃圾車(chē)的垃圾裝載過(guò)程和卸載過(guò)程。如圖1-(1),將垃圾倒入到填裝斗中。圖1-(2),操作刮板張開(kāi)操作液壓手柄,刮板張開(kāi);操作滑板下滑液壓手柄,滑板下滑。圖1-(3),滑板下滑到垃圾斗底,操作刮板刮合液壓手柄,刮板破碎垃圾,壓縮垃圾。圖1-(4),操作滑板上滑液壓手柄,刮板刮起垃圾隨滑板上行,圖1-(5)刮板和推鏟擠壓垃圾,如果垃圾多,可以反復(fù)操作,直至垃圾完全填裝到垃圾廂內(nèi)。圖1-(6),操作手柄,舉升油缸推舉垃圾填裝器,打開(kāi)垃圾廂后蓋;操作推鏟液壓手柄,推鏟推出垃圾。如圖2所示,是壓縮垃圾車(chē)填裝器實(shí)物圖,操控面板安裝在填裝器兩側(cè),方便作業(yè)人員觀察操作。

圖2 壓縮式垃圾車(chē) 填裝器

2.液壓系統(tǒng)

  壓縮式垃圾車(chē)的液壓氣動(dòng)系統(tǒng)由油廂,液壓泵,液壓油路閥組,氣路閥組,液壓缸、壓力繼電器,壓力表等組成。

  壓縮式垃圾車(chē)的填裝器執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由刮板油缸,滑板油缸驅(qū)動(dòng),翻斗油缸驅(qū)動(dòng)翻斗上升和下降。在裝載模式下,操作刮板手動(dòng)閥,刮板油缸驅(qū)動(dòng)刮板張開(kāi),然后操作滑板下滑手動(dòng)閥,滑板油缸驅(qū)動(dòng)滑板下滑;再次操作刮板手動(dòng)閥,刮板刮合,此時(shí)垃圾被擠壓刮起,刮板驅(qū)動(dòng)油缸完全伸出;接著再操作滑板手動(dòng)閥,滑板油缸驅(qū)動(dòng)滑板上滑,垃圾被刮板滑板刮壓進(jìn)廂體內(nèi)。傳統(tǒng)的手動(dòng)閥操作費(fèi)力,在大量垃圾需要裝載時(shí),刮板和滑板需要連續(xù)工作,人工操作手動(dòng)液壓閥極為不便,而且容易出錯(cuò),存在不安全因素。因此,液壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,將大大提高壓縮式垃圾車(chē)的工作效率及操作方便性,安全性。

三、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、控制要求分析

  壓縮式垃圾車(chē)作業(yè)過(guò)程中有兩個(gè)部分,即裝載作業(yè)和卸載作業(yè)。在裝載作業(yè)時(shí),作業(yè)人員首先在駕駛室選擇作業(yè)模式,然后到車(chē)尾填裝器任何一側(cè)作業(yè)。作業(yè)過(guò)程中,可以選擇操作翻斗上升或下降,可以手動(dòng)或者自動(dòng)模式下操作刮板、滑板動(dòng)作?;骞伟遄鳂I(yè)過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)單次循環(huán)和連續(xù)循環(huán)。在卸載作業(yè)時(shí),作業(yè)人員直接在車(chē)內(nèi)選擇作業(yè)模式,并可以直接操作廂門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉和推鏟推出或縮回動(dòng)作。不需要人員下車(chē)操作。為了電氣控制的可靠性,采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)手動(dòng)閥動(dòng)作,在調(diào)試過(guò)程中或者電控出現(xiàn)故障時(shí),也可以使用手動(dòng)操作。五個(gè)手動(dòng)閥一側(cè)分別安裝雙向氣缸,每個(gè)氣缸分別由各自的三位四通氣閥控制。

2、PLC的I/O信號(hào)分析及PLC選型

  首先,因該車(chē)型車(chē)載電源是24V蓄電池,所以控制器內(nèi)PLC供電為直流24V。整個(gè)控制系統(tǒng)需要6個(gè)輸入信號(hào),4個(gè)輸出信號(hào)。駕駛室空間狹小,控制器設(shè)計(jì)要求合理,操作直觀,可安裝在駕駛員方便操作的位置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析,選擇臺(tái)灣永宏P(guān)LC  B1z-10MR2-DC 6點(diǎn)24VDC數(shù)字輸入4點(diǎn)繼電器輸出;內(nèi)建1個(gè)RS232通訊口;24VDC電源;標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型。該機(jī)型體型小巧,可以將其安裝在一個(gè)小型控制盒內(nèi),控制盒可以方便地安裝在駕駛室操作面板內(nèi),方便駕駛員操作。根據(jù)以上分析,做出PLC控制系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)分配表,如表1所示。

表1  PLC控制輸入輸出信號(hào)分配表

  如圖3所示,是垃圾車(chē)操作盒,面板采用鋁合金材料雕刻標(biāo)示文字,永不磨損。按鈕盒采用防水、防塵設(shè)計(jì),提高設(shè)備操作的可靠性。

圖3 填裝器操作盒

3、PLC控制電路設(shè)計(jì)

  電源總開(kāi)關(guān)使用鑰匙開(kāi)關(guān)。然后分別接入PLC電源和模式選擇開(kāi)關(guān),依據(jù)系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)分配表表1,分配信號(hào)元件電氣連接的位置。根據(jù)垃圾車(chē)作業(yè)的實(shí)際情況,卸載作業(yè)過(guò)程的信號(hào)未經(jīng)PLC系統(tǒng)控制,而是直接有按鈕控制,節(jié)省了PLC端子,減少了控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)成本。

  為了控制系統(tǒng)的電氣安全性,選用10A熔斷器保護(hù)電路,防止電磁閥短路造成電路重要元件損壞,并設(shè)計(jì)使用電源指示燈(紅色),裝載指示燈(綠色)和卸載指示燈(綠色)。電氣控制原理圖如圖4所示。

圖4  電氣控制電路圖

 

4、控制程序設(shè)計(jì)

  依據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及電氣原理圖,使用PLC編程軟件編寫(xiě)PLC程序。根據(jù)系統(tǒng)的IO信號(hào)定義表格,編寫(xiě)梯形圖程序,然后通過(guò)編程軟件的仿真功能,通過(guò)電腦模擬PLC運(yùn)行程序,判斷程序是否能達(dá)到系統(tǒng)控制要求。程序基本功能滿足要求后,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝并調(diào)試。如圖5所示,車(chē)載控制器安裝在駕駛室內(nèi),方便駕駛員在卸載作業(yè)中直接操作。

圖5 控制器汽車(chē)線束安裝調(diào)試

四、總結(jié)

  目前,壓縮式垃圾車(chē)是我國(guó)城市生活垃圾集中及運(yùn)輸?shù)闹饕h(huán)衛(wèi)設(shè)備之一。采用小型PLC作為控制器實(shí)現(xiàn)垃圾自動(dòng)回收、壓縮裝載,增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的可靠性,提高了工作效率,減輕了環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)也降低了企業(yè)該車(chē)型的售后服務(wù)及維護(hù)成本。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不斷升級(jí)改造,現(xiàn)已批量化生產(chǎn),安裝使用,提高了專(zhuān)汽產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

作者:王軍

參考文獻(xiàn)

1、皮曉明 后裝式壓縮垃圾車(chē)的液壓系統(tǒng)及PLC控制設(shè)計(jì) 遼寧 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2006年8月,第8期

2、王琪 基于適時(shí)背壓的壓縮式垃圾電液式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京 液壓與氣動(dòng) 2010年 第1期

3、永宏P(guān)LC技術(shù)手冊(cè)  永宏P(guān)LC選型手冊(cè)2013版本

4、胡海清 氣壓與液壓傳動(dòng)控制技術(shù) 北京:北京理工大學(xué)出版社 2009年8月

5、陳志恒 汽車(chē)電控技術(shù) 北京:高等教育出版社 2008年6月

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