摊铺机自动找平数字式控制器的研究

作者：西安公路交通大学张新荣

摘要数字式控制器的摊铺机上的应用，不公可以提高摊铺机的性能，降低系统成本，而且可以为实现摊铺机的智能化控制，建立完善的故障诊断系统打下基础。本文从目前的应用现状出发，探讨了数字式控制的研制现状，结构设计方案及其主要技术参数，同时也提出了几种实现方案。关键词：摊铺机自动找平数字式控制器研究摊铺机自动找平控制系统中的控制器是决定找平系统性能的主要部分，安的结构形式与工作原理一方面决定于相关技术发展水平，另一方面也决定于系统执行机构和其它环节的结构形式。多年来，人们研制出多种摸拟控制器组成电液控制调平系统。这些控制器的性能也随着电子技术的发展而日趋完善。目前在沥青摊铺机上应用的控制器大多为模拟式控制器。1 数字式控制器的研究现状数字式控制器是指输入量和输出量以数字量的形式出现的控制器。自从单片计算机得到广泛应用之后，数字技术就已经在各个行业得到应用，在控制系统领域中，其应用更是越来越引起人们的注意。摊铺机自动找平控制系统的数字控制器在国外的研究及发展历史并不很长，应用更是很少。美国SAUER-SUNDSTRAND公司于90年代中期生产的KGS摊铺机采用基于微处理器的数字控制器，反应效果享良好。另外，维持根的一些摊铺机上也使用了数字式控制器。目前，国内沿没有研制数字式控制器的报道，更没有产品问世，因此，开发摊铺机自动找平系统数字式控制器具有很重要的意义。2 数字式控制器的结构设计方案数字式控制器的结构特点应符合摊铺机的基本需要，所有在模拟式控制吕上能够实现的功能在其上也能很好的实现。2．1 基本结构图1所示为数字式控制器的基本结构。模拟输入端为个界模拟信号的输入端，经控制器内部的A/D转换器转换为数字量，地址端主要是为与其它控制器进行通讯而设计的。由于数字式控制器是以微处理为核改的系统，容易实现与其它控制器的通讯功能。该功能可以把每一个控制吕作为下位机，而由一台上位机统一协调控制，进一步实现整个摊铺机控制系统的智能化分级控制。上升端与下降端是输出信号端。此输出信号一般为脉冲形式，分别控制找平液压缸的一升和下降，具体脉冲形式与所选软件有关。根据不同的控制策略与采用不同的液压系统，南非要不同的软件。由于软件开发，安装迅速方便，也就体现了数字式控制器提供电源，如有必要，还呆以提供多组电源输出以满足不同传感器的需要。

2．2 面板设计数字式控制器面板不仅能反映系统的基本功能，而且是人机界面和表现。面板设计首先应考虑控制器的基本功能需要，然后针对数字控制器的特点设计更丰富，更直观的界面，下面列出了数字式控制吕的功能设计。（1）信息显示显示出找平液压自由式的上升与下降动作，或显示处于位置；用数字和正负号显示坡度值及方向，超高值及方向，灵敏度等，同时也以字符和数字的形式显示，以滚动方式查看系统故障信息。显示屏可采用一个或两个高亮度液晶显示屏。若只设一个显示屏可用切换开关；若设两个显示屏，可同时显示不同的信息。如同时显示设置值，使界面更加直观，但同时也增加了系统成本，结构布置也受到限制。（2）按扭开关灵敏度调切按扭用来调节系统的灵敏度，因为摊铺机在不同的使用工况下要求不同的灵敏度。有自动和手动两个切换按钮，手动方工的设置与模拟式控制器相同，从自动方式切换到手方式，并不影响对系统的设置，也就是说系统不会自动复位，显示模式按钮，用来切换在显示屏上显示设置值的实际值，若为双屏显示，则无此按钮。显示调节按钮与肘节开关配合可以调节显示数值，既可以针对实际值，也可以针对设置值，与复位按钮配合，可以复位显示值。设置按钮主要与其它按钮开关配合工作，进行参数设置。复位按钮用于重新定位传感器位置，用纵坡与横坡切换按钮控制，数字式控制吕可以同时具有纵坡与横坡控制器的功能，此按钮就是为实现这一功能而设计的。肘节开关用来输入数据，可以上下拨动，以递增蔌递减的方式改变数值。（3）状态显示主要显示目前偏差信号的大小，可用不同的符号来直观显示其大小。（4）功能显示对于具有双重功能的按钮，应当指示其目前的工作状态，这项功能可采用发光二极管来实现。2．3 外形设计为方便信号线的引出，应集中设置外接插线端子。最好选用标准接头，连接要稳定，牢固，如可考虑采用25针的计算机用信号端子。这样，既方便了零件的选择，也易于与不同的控制器或其安计算机进行连接。控制器的外壳可采用铝或其它金属制成，一方面可以起到屏蔽作用，防止外界对于信号的干扰，另一方面也起到保护作用，同时也易于安装紧固。数字式控制器在强信号的干扰下，有可能出现死机，所以必须采取适当的接地和抗干扰措施，避免控制器产生错误控制信号或失去控制功能。3 数字式控制器的技术性能3．1 基本参数从面板设计的功能可能看到所有的基本参数，输入，输出方法，而另外一些比较重要，但不需要经常改变的参数需要在软件中设置。这些参数将随着所使用阀的种类不同，控制器的不同，机器不同而有不同的值。3．2 控制器的故障诊断数字式控制器是以计算机为核心的控制器，所以比较容易建立一个故障诊断系统。这项功能可以检测出由于传感器，电磁阀，连线或操作程序等原因而出现的错误，并显示出信息或以声，光信号提示操作者及时改正。对于一些重大错误，还应能自动切断控制，避免进一步损坏机器。控制器有自动和手动两种工作方式，在设计故障诊断程序时应分别考虑。4 数字式控制器的实现方案4．1 采用单片机为核心实现数字控制在目前的应用研究中，最易于实现数字控制的方案是使用单片机来实现其功能，尤其是新型的8位，16位单片机具有模数和数模转换的功能，就更有利于在数字控制器中得到应用。针对自动找平控制系统，利用单片朵具有如下特点：（1）成本低，易开发因为单片机价格不断下降，而其技术含量却不断提高，这为开发廉价的控制器提供了可能。另外，单片机的应用已相当广泛，有许多可以借鉴的成功应用范例与大量的公用程序。（2）尺寸小，结构易布置由于单片机及其外围接口电路可以紧凑地放在一块印刷电路板上，这就为控制器的面板设计带来方便，面板形乱与大小都可以在一定程度上随意设计。（3）能实现较复杂的控制对于一些比较复杂的控制，其计算量往往很大，这样，计算速度将直接影响控制精度。对于单片来说，由于系统程序不多，程序运行速度很快，可以实现一些比较复杂的控制。（4）易受外界干扰单片朵系统属于微电系统，比较容易受到强电，磁场，电脉冲的影响，甚至也容易受恶劣工作环境的影响，所以必须采取抗干扰施。4．2 采用可编程控制器（PLC）实现数字控制可编程控制器（PLC）是专门为顺序生产过程而设计的控制器，它替代传统的继电器，具有很强的时序性。（1）抗干扰能力强困为PLC是专门用于工业现场环境，在抗干扰能力方面优越于单片机系统。（2）与电磁阀连接容易因为PLC的输出形式为数字脉冲形式，在驱动开关阀中，省去了D/A转换。目前摊铺机广泛应用于开关阀，这项特点为PLC的应用提供了方便。（3）难以完成某些控制因为PLC是一种时序性很台的步序式控制器，其计算能力不是很强，这就限制了一些控制方案的实现。虽针最近也出现了一些具有较强计算能力的PLC，但其本质并没有脱离原来的特点。仍基于循环扫描和程序执行方式，往往影响计算速度。4．3 采用工业控制机来实现数字控制工控机相对于单片机和PLC来说功能灵活，结构复杂，它集单片机与PLC优点于一体，具有很强的控制功能。（1）工控机成本高，系统结构复杂如果只针对自动找平控制系统，合用工控机就显的不题大作了。但若和其它控制系统联合使用工控机，不仅会降低成本，而且会协调控制系统的工作，采用先进的控制模式，实现整个摊铺机控制的智能化。（2）编程容易，接口简单可以采用高级语言编程，设计友好的工作界面，利用计算机强大的计算功能，编制复杂的软件；另外，其接口都是标准接口，易于与各系统之间进行通讯与连接。5 结语在高速电磁阀以及微型计算机快速发展的今天，研制数字式自动找平控制器具有很生果的实际意义。由于目前各种摊铺机的结构与所采用的技术手段不相同，需要采取何种实现方案还需要进一步在实践中探讨研究。