許宏健

摘要：控制系統(tǒng)的進步與發(fā)展是工程機械產品科技含量和技術水平的重要標志之一，是行業(yè)發(fā)展的風向標。隨著傳感器的小型化和多樣化，以及微處理器的應用，尤其是信息技術的采用，工程機械控制系統(tǒng)已從原來的為減輕駕駛員操作強度的單一角色，逐漸轉變成集各種角色于一身的控制中心。在實現(xiàn)產品的節(jié)能、降噪、減振，提高舒適性、環(huán)保性、安全性能，以及故障的自診斷功能和數(shù)據(jù)通訊等方面起著重要的作用。攤鋪機是工程機械產品中功能較多，結構比較復雜，各功能間的協(xié)同作業(yè)要求比較高的機種，因此，對控制系統(tǒng)有較大的依賴性，控制系統(tǒng)的設計在攤鋪機產品開發(fā)中占據(jù)突出的地位。本文主要分析探討了攤鋪機控制系統(tǒng)技術的發(fā)展情況，以供參閱。

關鍵詞：攤鋪機;控制系統(tǒng);技術;發(fā)展

引言

現(xiàn)代交通對路面質量提出了更高要求，隨著嶄新的鋪路設備與鋪路材料的出現(xiàn)，攤鋪機作為一種重要的工程機械，也面臨著緊迫的技術革新。攤鋪機控制系統(tǒng)是整個攤鋪機的核心，控制系統(tǒng)的性能直接決定了攤鋪機的作業(yè)質量。傳統(tǒng)的攤鋪機控制系統(tǒng)存在很大局限性，例如同時輸入多種信號的能力不足、多點控制能力較低以及缺乏擴展性，在遠程控制以及智能化的診斷故障等方面都存在較多不足。研究新型的攤鋪機控制系統(tǒng)技術是當下亟待解決的問題。

1國內外攤鋪機控制系統(tǒng)技術對比

攤鋪機操作質量的影響因素主要有：攤鋪速度是否恒定、是否連續(xù)輸送物料、有效控制物料和路況的干擾等，針對這些影響因素，經過相關技術的發(fā)展和開發(fā)，我國攤鋪機技術發(fā)展到一個新水平。我國的攤鋪機雖然已經經歷過多年發(fā)展和創(chuàng)新，但是與國外攤鋪機相比較，國內品牌和國外品牌的攤鋪機之間仍然存在著巨大的技術差距，這些差別主要有：一是在攤鋪機的自動控制技術上存在很大差距;二是攤鋪機控制技術的創(chuàng)新進展緩慢，與國外攤鋪機新產品不斷實現(xiàn)創(chuàng)新不同，我國的攤鋪機生產技術更新相對緩慢，新產品研發(fā)周期較長，無法滿足市場對于攤鋪機的技術要求;三是我國的攤鋪機的無故障間隔時間較短，設備的可靠性相對較差，導致這種缺陷的原因在于調試和使用的時間較長，同時國內攤鋪機生產規(guī)模小，缺乏必要而先進的加工設備，對各項技術質變的控制和把關審核不嚴格。伴隨著攤鋪機技術的不斷更新，攤鋪機將沿著智能化的趨勢發(fā)展，攤鋪機控制系統(tǒng)技術將得到進一步發(fā)展。智能控制振動將促使壓實度更加符合要求，同時還能提高縱向均勻度，根據(jù)鋪裝材料和鋪層厚度要求不同，基于振動距離原理，通過合理控制振動頻率和攤鋪速度，實現(xiàn)在任何情況下都能保證合理控制攤鋪速度的變化，進而保證路面的壓實均勻，確保每一次操作攤鋪機都可以精確的與振動距離相互對應，從而保證了攤鋪機的均勻壓實度。同時在周期操作環(huán)節(jié)中，由于受到熨燙板壓比和材料的承載能力的影響，可能會出現(xiàn)平壓痕、沉降以及爬行等不良現(xiàn)象，影響了路面的整體平整度，根據(jù)浮動攤鋪原理，實現(xiàn)對熨平板高度的合理控制，增加縱向平滑操作和循環(huán)連續(xù)操作。

2攤鋪機控制系統(tǒng)的功能

提高所攤鋪道路的密實度和平整度，以及提高作業(yè)過程中的自動化程度和智能化水平，是各攤鋪機生產企業(yè)一直追求的目標。與攤鋪機運動和作業(yè)相關的功能主要包括行駛速度、轉向、混合料輸送、分料、路面熨平與壓實等方面，以及用于實現(xiàn)攤鋪過程的狀態(tài)監(jiān)控、自動調平、故障診斷和信息傳遞等內容。攤鋪機控制系統(tǒng)要完成的功能主要包括：

2.1行走控制

隨著公路建設的發(fā)展攤鋪機的行走控制系統(tǒng)的各項性能得到有效改善，行走控制系統(tǒng)是攤鋪機電氣控制系統(tǒng)的一項重要組成部分，行走控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣好壞對攤鋪機的運行效率有著直接的影響，進而影響到工程質量，攤鋪機驅動通過雙泵雙馬達系統(tǒng)實現(xiàn)，這套系統(tǒng)主要由發(fā)動機、變速箱、液壓泵、液壓馬達、軌道等部分組成，促進攤鋪機實現(xiàn)前進、后退以及左右轉向等動作控制。攤鋪機行走控制系統(tǒng)具備以下各項功能：一是可以根據(jù)施工環(huán)境的需要，適當選擇和變換鋪設方式或驅動模式;二是實現(xiàn)平穩(wěn)的轉向功能，可以按照電位器或轉向開關的狀態(tài)對攤鋪機的驅動方向進行控制和設定;三是具備恒速控制功能，可以按照設定速度實現(xiàn)攤鋪機的恒速運行;四是可以與其他機械設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2.2輸料與分料自動控制

攤鋪機的主要功能之一就是自動控制好輸料的分配，攤鋪機要保證能按照提前設定好的速度對物料進行分配，同時物料的排布要盡量做到均勻。

2.3自動調平

攤鋪機的自動調平功能與微電子技術和計算機網絡技術的聯(lián)系十分緊密，攤鋪機的自動調平功能依靠的是數(shù)字控制器。自動調平功能的發(fā)揮極大提升了系統(tǒng)的控制準確度，并有效增強了系統(tǒng)的整體性能。

2.4輔助功能

攤鋪機的輔助功能包含如下幾方面：人機信息共享與交流、攤鋪機的自動診斷故障、對于振動頻率進行控制，此外當操作人員和攤鋪機相隔一定距離時可以進行遙控作業(yè)。

3攤鋪機控制系統(tǒng)的關鍵技術

3.1平整度的控制

對平整度的控制主要通過采用調平儀或平衡梁來實現(xiàn)，目前使用最多的是接觸式調平儀（2個縱波調平儀+1個橫波調平儀）或平衡梁。其工作原理為：當攤鋪機在攤鋪過程中，（橫）縱坡傳感器感應路面的高低起伏，同步輸出一個與路面起伏程度成正比的電壓信號，這個信號與一個設定的基準信號進行差分放大，識別出路面是升高了還是降低了，在相應的升或降端口輸出一個與路面起伏程度成正比的電壓信號，與一個三角波進行比較生成一個脈沖信號，其脈寬與輸入電壓成正比，控制電磁閥的吸合。接觸式調平儀是模擬式調平儀，不能進行數(shù)據(jù)通信，也沒有掉線保護，當調平儀的擺臂從拉線處脫落時，攤鋪機攤鋪的物料很容易出現(xiàn)波浪，影響攤鋪的平整度質量。20世紀90年代末，國外出現(xiàn)的數(shù)字式調平儀和超聲波調平儀，可以濾掉誤差值，能很好地解決因外界干擾而導致的平整度問題。而若使用超聲波平衡梁，則可使平整精度由±2.5mm/3mm提高到±1.0mm/3mm。因超聲波受溫度影響較大，所以超聲波調平儀都有溫度補償?，F(xiàn)今溫度補償?shù)慕鉀Q辦法有兩種，一種是MOBA公司的增加一個超聲波等距測量;另一種是TSD公司生產的帶有溫度補償環(huán)的超聲波調平儀。目前激光掃描平衡梁正在試制，它能掃描攤鋪機前后70m的距離，這會使攤鋪機連續(xù)攤鋪路面的能力得到極大程度的提高。

3.2恒速攤鋪控制技術

攤鋪時維持一個恒定的速度依靠的是計算機系統(tǒng)對兩個行走泵排量的控制。具體操作時，在兩個行走泵的驅動作用下，左右兩側負責行進的馬達得以運轉，行走馬達繼而驅動輪胎或是履帶，使之帶動攤鋪機前進。一旦外界負載出現(xiàn)變動導致履帶行進速度與既定的速度值出現(xiàn)偏差，則行走馬達中安裝的速度傳感器會感應到速度的偏差，并將其轉化為信號傳導至控制器中，從而使控制器將速度調整到既定值，速度調節(jié)完后可以將調節(jié)結果輸出為電信號，這種輸出信號可以影響變量泵的排量，最終維持攤鋪機的恒定速度。此外，為了保證攤鋪機啟動后加速至既定速度時較為平穩(wěn)且很快達到目標速度，可以對行走器和電位器進行標定，除了平穩(wěn)而較快的加速外，還可以在攤鋪機停止工作時減小由于慣性而多行進的距離。

3.3物料供給控制技術

攤鋪機的物料供給控制由左、右刮料板的控制和左、右螺旋輸送器的無級變速控制兩部分組成，通過由料位傳感器和液壓系統(tǒng)組成的電液閉環(huán)控制回路實現(xiàn)。刮料板的料位傳感器有兩種：一種為開關量式傳感器，另一種為無級式傳感器;螺旋輸送器的料位傳感器為無級式傳感器?，F(xiàn)在，隨著超聲波技術的應用，刮板與螺旋供料均采用超聲波傳感器。超聲波傳感器是利用超聲波在空氣中的傳送時間，實時算出料位的高度，通過換能器轉換成電流信號，再進行放大，輸出-）3信號來控制電磁閥。其最大的好處是傳感器與物料不接觸，免污染，使用壽命長，控制范圍寬，靈敏度高，精度高，可以很好地解決物料的離析問題，而且該傳感器可以安裝在攤鋪機熨平板的任何位置上。

4攤鋪機控制系統(tǒng)技術的發(fā)展前景

隨著對攤鋪機的研究不斷深入以及相關技術的優(yōu)化和創(chuàng)新，攤鋪機的控制系統(tǒng)將更加智能化。例如，智能化手段控制振動可以優(yōu)化壓實度，使之更加滿足要求。攤鋪機的縱向均勻度也會增強。智能控制振動的理論基礎是振動距離原理，將振動頻率和攤鋪機的作業(yè)速度控制在合理范圍內從而確保攤鋪速度可以實時被控制，使路面能被壓實且壓的更加均勻。此外，智能機器人在未來工業(yè)機械領域也必將被重視，未來攤鋪機控制系統(tǒng)可以通過植入藍牙技術和通信技術的方式，將行走控制系統(tǒng)、輸料與分料系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)等諸多子系統(tǒng)集合在一起，并能實時遠程通信。

結束語

總而言之，對攤鋪機控制系統(tǒng)的研究具有顯著的現(xiàn)實意義，攤鋪機能否靈活調節(jié)驅動方向、能否連續(xù)供應物料以及能否以恒定功率、恒定速度進行攤鋪等諸多因素共同決定了攤鋪機的性能與作業(yè)質量。未來攤鋪機控制系統(tǒng)技術必將涵蓋更多領域，在提高攤鋪路面的平整度與緊實性的基礎上，具備更豐富的功能，使攤鋪機更加智能、更加可靠。