陳 毅，梅彥利，張全逾，曼茂立

(承德石油高等?？茖W(xué)校汽車工程系，河北 承德 067000)

隨著中國(guó)高速公路里程數(shù)位居世界第一位，中國(guó)的公路交通事業(yè)在近些年得到了迅速發(fā)展。根據(jù)權(quán)威資料表明，公路建成5～10年后，就需要對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)［1］。瀝青路面養(yǎng)護(hù)車是各等級(jí)公路和市政道路養(yǎng)護(hù)中必不可少的大型設(shè)備。本文在深入分析路面養(yǎng)護(hù)車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以PLC為控制器的控制系統(tǒng)，極大地提高了養(yǎng)護(hù)車的自動(dòng)化程度和路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量［2］。

1 養(yǎng)護(hù)車概述

采用二類底盤的滾筒式養(yǎng)護(hù)車，它的核心工作部分是瀝青熱再生滾筒系統(tǒng)，滾筒系統(tǒng)主要由取力器、減速機(jī)、馬達(dá)，滾筒前后支座，加熱滾筒及葉片等組成(見圖1)。加熱滾筒在發(fā)動(dòng)機(jī)取力器的帶動(dòng)下，依靠液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)滾筒的雙向變速旋轉(zhuǎn)，滾筒旋轉(zhuǎn)速度在0～14 rpm?；赑LC的控制系統(tǒng)主要通過控制滾筒的加熱系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)以及加熱板的工作狀態(tài)，來提高養(yǎng)護(hù)車的施工質(zhì)量的［3］。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及選型

養(yǎng)護(hù)車控制系統(tǒng)主要由四部分組成，分別為:PLC控制器、滾筒加熱系統(tǒng)、加熱板加熱系統(tǒng)和人機(jī)操作界面。其中PLC控制器(包括模擬量擴(kuò)展模塊)主要功能是進(jìn)行邏輯控制運(yùn)算，滾筒溫度控制系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)滾筒中瀝青混合料的測(cè)溫和加熱的自動(dòng)控制。加熱墻溫度控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)壞損路面加熱、測(cè)溫的程序化、精確化地自動(dòng)控制。溫度控制系統(tǒng)使?jié)L筒內(nèi)瀝青混合料和病害瀝青路面達(dá)到最佳施工溫度，以提高施工的質(zhì)量和速度。人機(jī)操作界面則用來進(jìn)行人機(jī)友好交互操作，實(shí)現(xiàn)工作裝置的啟動(dòng)和停止，控制系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定、監(jiān)控和報(bào)警，以及系統(tǒng)的復(fù)位等操作。主控制器PLC的電路原理圖如圖2所示。采用的控制器是西門子S7-200系列，CPU模塊是224XP。數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)是24，其中輸入14點(diǎn)，輸出10點(diǎn);模擬量I/O點(diǎn)數(shù)是3，包括2路模擬量輸入和1路輸出［4］?？刂葡到y(tǒng)采用的紅外溫度傳感器是三線制模擬信號(hào)傳感器，PLC控制器通過模擬量通道實(shí)時(shí)采集紅外傳感器輸出的溫度信號(hào)。滾筒加熱系統(tǒng)和加熱板加熱系統(tǒng)均采用間歇式的加熱方式，利用多枚紅外溫度傳感器來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瀝青混合料的溫度。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)養(yǎng)護(hù)車控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和其工作原理，控制系統(tǒng)軟件采用西門子S7-200 PLC相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)軟件STEP7-Micro/WIN 32?？刂瞥绦虬ㄖ鞒绦颍鱾€(gè)模塊子程序，中斷程序等。子程序包括初始化子程序，滾筒加熱子程序，加熱板加熱子程序等［5］。主程序主要是進(jìn)行邏輯運(yùn)算和調(diào)用各個(gè)子程序。中斷程序采用2個(gè)ms級(jí)的定時(shí)中斷，主要用來采集傳感器的信號(hào)并不斷刷新信號(hào)。滾筒加熱系統(tǒng)根據(jù)控制程序和控制器輸入來控制滾筒的運(yùn)轉(zhuǎn)和加熱溫度及時(shí)間。圖3是滾筒加熱子程序的流程圖。本控制軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，將各個(gè)控制功能設(shè)計(jì)為獨(dú)立的子程序，這樣不僅利于程序段的修改也保證了程序的封裝性。

4 結(jié)論

瀝青路面養(yǎng)護(hù)車是公路機(jī)械化養(yǎng)護(hù)的重要大型設(shè)備，其控制系統(tǒng)的性能是決定施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。本文在深入分析瀝青路面養(yǎng)護(hù)車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出以PLC為控制器的數(shù)字控制系統(tǒng)。在充分考慮了PLC在工程機(jī)械上的應(yīng)用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出PLC控制器的硬件電路，并結(jié)合控制要求設(shè)計(jì)出軟件的控制流程圖。在后期的整機(jī)測(cè)試中，證實(shí)了該數(shù)字控制系統(tǒng)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)，而且極大地提高了路面施工的質(zhì)量。

［1］呂寧.瀝青路面微波養(yǎng)護(hù)車實(shí)驗(yàn)與結(jié)構(gòu)研究［D］.西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2007.

［2］余金松.新型瀝青路面高效養(yǎng)護(hù)車［J］.建筑機(jī)械，2004(09):88－89.

［3］陳金龍.一種新型的瀝青路面養(yǎng)護(hù)車設(shè)［J］.專用汽車，2009(03):56－57.

［4］曾勵(lì).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京:高等教育出版社，2004.

［5］宋伯生.PLC編程理論.算法及技巧［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005.