撒鹽車自動控制

撒鹽車自動控制一、背景：★對手分析：目前，我國國內(nèi)生產(chǎn)除雪撒鹽車的廠家有：中聯(lián)重科、森遠(yuǎn)、海譽(yù)科技、亞潔、雪狼、凱聯(lián)等多家。其各家的性能特點(diǎn)如下：中聯(lián)重科：其生產(chǎn)有六款掃雪車，對于ZLJ???TCXE3系列，其性能特點(diǎn)如下：控制系大都采用PLC閉環(huán)比例控制，散布精度高，操作方便；適合于撒布多種介質(zhì)，如融雪劑、除冰劑、粗鹽、細(xì)鹽、沙子等；撒布機(jī)可以方便的拆卸安裝。森遠(yuǎn)：森遠(yuǎn)的除雪撒鹽車主要分AD-TCS系列和S系列。其主要的性能特點(diǎn)：采用電、液、氣集中控制，有良好的人機(jī)操作界面，可在駕駛室內(nèi)完成各種操作；撒布驅(qū)動輥采用掛膠技術(shù)及特殊結(jié)構(gòu)可確保皮帶在工作時(shí)不會出現(xiàn)打滑和跑偏現(xiàn)象；采用帶有拋物線倒料的圓盤撒布器，能使物料二次拋起，擴(kuò)大了撒布范圍；撒布器可向上折疊，方便料倉內(nèi)剩余的融雪劑快速卸下并自動歸堆；壓力補(bǔ)償優(yōu)先流量閥（意大利），可將回路溫升、無載功耗降到最底程度等。海譽(yù)科技：海譽(yù)科技的SHY-600/800型的掃雪撒布車主要特點(diǎn)為：有液壓降振系統(tǒng)；撒布裝置采用防腐技術(shù)制作；可以單人駕駛，自動控制物料撒布情況。亞潔：BQJ5160TCXZ型的除雪車，秉承了‘一車多用、多功能'的理念，可實(shí)現(xiàn)推雪、掃雪、除冰、撒布等作業(yè)；控制開關(guān)安于駕駛室內(nèi)，所有的電控操作均可在室內(nèi)完成；相關(guān)動作的控制則是利用一個(gè)多功能的控制器。雪狼：雪狼.斯諾威3型的撒布機(jī)，其主要適于貨車、輕卸車、平板卡車，適于大型鹽、砂的撒布作業(yè)?？傊?，國內(nèi)的除雪撒布車大都兼具了除雪破冰，撒鹽防滑的功能，而且部分撒布裝置拆卸方便，但除了個(gè)別可實(shí)現(xiàn)自動控制，保證單位面積的撒布量外，其余傳統(tǒng)的除雪撒布車采用單級或多級速度調(diào)節(jié)，導(dǎo)致撒布效率低等。國外的掃雪撒布機(jī)種類繁多，大多數(shù)采用了液壓驅(qū)動，技術(shù)水平較為先進(jìn)，如下所述：HC/LC型撒鹽機(jī)：其是由英國制造的，其含有一個(gè)電控單元及一個(gè)良好的液壓系統(tǒng)，保證了撒布量及撒布寬帶隨路況條件的變化。由車輛的電機(jī)作為動力源，驅(qū)動V型皮帶，帶動油泵工作。且整機(jī)驅(qū)動面板位于駕駛室內(nèi)，直接操作便可實(shí)現(xiàn)撒布的自動調(diào)整。同類的還有LC型的，兩者只是在斗容量上有所區(qū)別，前者4-9m3，后者0.7-3.5m3oLC型撒布機(jī)如下圖示：

2．Henderson生產(chǎn)的除雪撒布機(jī)：由美國生產(chǎn)的TheHendersonTaskforce型的撒布機(jī)是粒料撒布和液體撒布一體化的裝備，并且不管路況如何，撒布機(jī)都會隨時(shí)調(diào)整，保證快速高效的完成撒布任務(wù)。其視圖如下：3.MTE生產(chǎn)的BedMountedSpreader:其有SnowExSpreader、SaltDoggSpreader及SwensonSpreader等幾種類型，以SaltDoggSpreader中SHPE2000為例：其駕駛室內(nèi)有一控制臺，可獨(dú)立控制布料器、旋轉(zhuǎn)器及振動器。布料器和旋轉(zhuǎn)器有獨(dú)立的控制器，可使兩者實(shí)現(xiàn)無極變速，減少了多級變速帶來的撒布誤差及不便。如下示：總之，國外的撒布機(jī)發(fā)展都比較迅速，大多數(shù)撒布機(jī)的撒布量及撒布寬度均可以隨路況、溫度等條件自動改變，有效改善了撒布不均，單位撒布量不一等缺陷?！锛夹g(shù)分析：我國國內(nèi)的除雪撒鹽車研究從80年代起，起步較晚，尤其是其控制系統(tǒng)幾乎大多采用國外進(jìn)口，自己的核心技術(shù)還有待發(fā)展。下面展示國內(nèi)幾個(gè)廠家的撒鹽車的技術(shù)參數(shù)，并分析利弊。1.中聯(lián)重科：以ZLJ5161TCXE3為例，中聯(lián)重科的該款撒布機(jī)幾乎代表了國內(nèi)的撒布機(jī)最先水平，其撒布量可隨車速及路寬調(diào)整，保證了單位面積的撒布量。其具有電液雙操作系統(tǒng)，可以手動調(diào)節(jié)撒布量和撒布寬度，如此，即使電器出現(xiàn)故障，仍然可以進(jìn)行撒布作業(yè)。其技術(shù)參數(shù)如下：

頊目ZLJS121TCKE3ZUSL61TCJCE3外形尺寸C咯H?SK之:，mm7068j<2496k30907095^2476x3150底盤型號解加匚Al12DPgK2LE（國HI）東鳳EQ勺丄（60KJ（國ED）kW/r/rnin132/2300136/2500滴戟隈犬掃JSst也L249515*995km/h7785半斗沖1:節(jié)換rn=IS就布雖IHQ/rrP5—■&□撇布K!廢m6—20臆布蜒高車誣km/h45進(jìn)用件推雰爐、灑水前、：fP欄待洗蠱羞前君護(hù)?脛吉護(hù)'傾濕系疑-灑水裁、護(hù)森遠(yuǎn)：鞍山森遠(yuǎn)的除雪撒布機(jī)，產(chǎn)量及品種規(guī)格較為齊全，其生產(chǎn)的CXSY-I型撒布機(jī)參照了國外的先進(jìn)技術(shù)，液壓系統(tǒng)采用電液比例、串聯(lián)回路控制，撒布寬度和撒布密度不隨車速變化而改變；控制系統(tǒng)采用采用意大利駕駛室微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，可通過LCD顯示菜單完成對各種工作參數(shù)的編程、設(shè)置；撒布操作模式分為自動控制和手動控制兩種方式，每種方式都可以隨時(shí)調(diào)節(jié)撒布量和撒布寬度方便、快捷。以AD5140TCS為例：其技術(shù)參數(shù)如下：-燥雪裝蚤除雪竟度（斜角筋6:?2630mm磴雪豐g匚丘冥空技高〕:34S0X1260X1380外形尺寸或茶＞：亮X高）:S530X2470X2S30貸廂內(nèi)尺?寸〔玄K憂K高）；C100X2294X55Q最大除雪速度：SOkm/h最犬拋雪距離：15n】巫料倉容稅，Sm3撇布里i20-200g/rTtz擷布賁度：4—12m最犬撇布速度：30km/h底盤功車：155kw

海譽(yù)科技：其單位撒布量并不恒定，撒布量的調(diào)節(jié)靠電動的方式，以SHY-600/800為例其技術(shù)參數(shù)如下：型匚EHy-BOO/BOO^J底盤型匚EHy-BOO/BOO^J底盤降雪注虔］最大）60km/h垃刖機(jī)山率門倉書里6m'畑rn*際雪曉J52-^lUm總+斗無蟲>fhS20—-2OQg/n-iJ托辛昆際雪計(jì)—段式?避陣功能撒:布里調(diào)半訂、閥■■乂柴；■山d

160/180HP

2800mm吐|廊托池也功雪狼：以雪狼.斯諾威3型的撒布機(jī)為例，其技術(shù)參數(shù)技術(shù)參斷燃動丿」甘埜掩舟機(jī)4.8CUM3.DCUM規(guī)恪說明百里:立方老）4.8CUM3.0CUM內(nèi)烘丈動忸：1C-.5^720RIGGS&STRATTQNV出廿:45慝濟(jì)紡別訕面說計(jì)畔央口嘶社掃詢設(shè)計(jì)倒*紜枸；咸少f三箭運(yùn)昂杲和肯堆崔牛員擔(dān)豐輸諜輕年稚桿：6.35MMX25.4MM輸送菽鋌強(qiáng)度；55,OOON^ZI缶炎崔：20:1WEGB嘔辻裝蠱；外蠱調(diào)料柱罰:3-b遙控器；拒制開去、遽廈陽譽(yù)F器「丸點(diǎn)煙器堤姑勺丿」建耐仁：電命、尼龍拉逞±=右辰返尺寸的斜以適應(yīng)不同型號的車輛涇臨雪要求1511MM11Q1MM1.斗M1.4M艮3.5M3.5M530KG450KG3.0IMN3.0MM三輸丄錠樂亜I至部〕42MM42MMH糾計(jì)高滾（氏/逗）710/4D5MM713/405MM翻厠書匡1.2M-9M1,2M-9M諜皴普蠱斗個(gè)尿耳370MM-DIA370MM-DIA適用電圧12V12'/總之，國內(nèi)的一般撒布機(jī)系統(tǒng)在技術(shù)上一般存在兩個(gè)問題：一是不能根據(jù)車速調(diào)節(jié)撒布量，造成浪費(fèi)且污染環(huán)境，二是撒布不均勻，造成該多的地方撒布不足，不可及時(shí)將雪融化等，或是該少的地方多，造成一種浪費(fèi)。即使較為先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)，其功能齊全，操作簡單，但也存在以下問題：撒布一般是開環(huán)控制，精度不高，且撒布易受油溫等的影響；撒布量和撒布寬度標(biāo)定范圍廣，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。更甚者，直接采用國外的控制系統(tǒng)，雖然實(shí)現(xiàn)了撒布的精確控制，撒布量的及時(shí)調(diào)整，但購買成本高，且維修不方便，操作復(fù)雜等?！锸袌龇治觯耗壳?，我國高速公路上的清雪設(shè)備尤其是車上的控制系統(tǒng)，大多是從國外引進(jìn)的，而低等級公路的清雪作業(yè)設(shè)備基本是個(gè)空白，存在一個(gè)潛力很大的市場。而且根據(jù)北京理德斯普企業(yè)管理咨詢有限責(zé)任公司的一項(xiàng)市場調(diào)查，2007—2011年撒鹽車市場容量統(tǒng)計(jì)如下：GZ9 949 aa3 latto iwo 矽規(guī)申更2006 2007 2O&8 2a09 2010由此可知撒鹽車的市場容量在逐年增加，且快達(dá)到中盛時(shí)期，不用為市場飽和而顧慮?？芍袌龅男枨笠苍谥鹉昱噬?，撒鹽車的需求也會更大。而目前撒鹽車大批量訂購時(shí)，其單價(jià)一般為2-3萬。二．自動控制方案：?第一種：采用信號處理器及中心處理器的自動控制：★方案原理：該控制方案要實(shí)現(xiàn)撒鹽機(jī)撒布量及撒布寬度隨車速路況的自動調(diào)節(jié)，即實(shí)現(xiàn)撒鹽自動化，即要實(shí)現(xiàn)撒鹽寬度，撒鹽量及車輛速度三者之間的聯(lián)動。由此，該系統(tǒng)可由控制部分和液壓系統(tǒng)兩大塊構(gòu)成，其中控制部分負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括主控制器和信號處理器。而液壓系統(tǒng)則是驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行物料輸送及撒布，其可采用串聯(lián)回路，且用電液比例來控制。其控制原理圖如下：即：車速傳感器負(fù)責(zé)車輛行駛速度的信號采集，并將其傳送給信號處理器，信號處理器通過檢測處理，與螺旋及轉(zhuǎn)盤速度傳感器采集的速度信號進(jìn)行對照，并結(jié)合中心處理器傳來的控制信號進(jìn)行分析處理，通過D/A轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)為模擬信號，即驅(qū)動電液比例流量控制閥的電流，而電流與液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速成近似成正比，所以便可實(shí)現(xiàn)對液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速的調(diào)整，通過調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來控制輸送量即撒布量，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速越快，拋撒的物料越多，反之越??；拋撒盤用來控制物料撒布寬度，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速越快，拋撒寬度越大，反之越小。這樣就可以通過改變控制器輸出的電流信號大小來控制物料的撒布量和拋撒寬度。與此同時(shí)，可將數(shù)據(jù)傳于中心處理器，其負(fù)責(zé)產(chǎn)生控制信號，并將其傳于信號處理器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、聲光報(bào)警等。★方案細(xì)節(jié)：

1.控制部分的硬件框圖：2.處理器的硬件系統(tǒng)框圖：信號采集：其一共要采集三種：車速傳感器信號、螺旋布料器傳感器信號、轉(zhuǎn)盤傳感器信號，其一般為脈沖信號。且要對輸入信號進(jìn)行抗干擾處理后，將其轉(zhuǎn)為電平信號，如此方能被單片機(jī)接受。信號處理：單片機(jī)將接受到的信號和從中心處理器的命令信息進(jìn)行判斷，分析，運(yùn)算等以產(chǎn)生正確的驅(qū)動信號。信號輸出：通過D/A轉(zhuǎn)換，將其換成控制比例閥的模擬信號。通信：信號通過接口與中心處理器完成通信，實(shí)現(xiàn)控制命令的接受及數(shù)據(jù)的傳遞。3.中心處理器的硬件系統(tǒng)圖：按鍵和選擇開關(guān)是控制系統(tǒng)時(shí)操作；時(shí)鐘電路采用時(shí)鐘芯片，可實(shí)現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)的累積記錄；存儲電路采用合適的存儲芯片，保證工作狀態(tài)參數(shù)及作業(yè)的數(shù)據(jù)在掉電時(shí)不丟失；報(bào)警電路則采用發(fā)光二極管和蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)光電報(bào)警燈。?基于PLC的自動控制：★方案原理：該方案的控制原理圖與第一種的大致相似，區(qū)別在于：其控制部分采用了PLC進(jìn)行控制。PLC包含一個(gè)PID閉環(huán)控制器、I/O模塊等。通過檢測螺旋布料器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速及車輛速度，將信號和指令以編碼的方式輸入PLC，PLC和HMI人機(jī)界面中輸有按設(shè)備操作要求編寫的控制程序，PLC的輸出便驅(qū)動相應(yīng)的比例電磁閥帶動液壓馬達(dá)工作，從而帶動布料器及轉(zhuǎn)盤工作。其中，存在的相關(guān)計(jì)算公式為：螺旋布料器轉(zhuǎn)速N1二KXLXVXG轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速N2=CXL（其中，L:撒布寬度m；V：車輛速度km/h；G:撒布的密度g/m?K/C均為系數(shù)）

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖：PLC可采用直流供電晶體管輸出的小型可編程控制器，可實(shí)現(xiàn)高速脈沖計(jì)數(shù)和PWM脈沖輸出。開關(guān)指令、傳感器信號等直接連于PLC的輸入點(diǎn)，PLC開關(guān)的輸出點(diǎn)帶動負(fù)載。其中，采用PWM方式驅(qū)動比例閥，方便節(jié)省成本?？刂瞥绦虻牧鞒虉D：如下頁中所示：其中，假設(shè)了車輛允許的最大行駛速度為3km/h.

binaiL上屯卸岸吐）smaiKttAf binaiL上屯卸岸吐）smaiKttAf :tli#A牌貳辭也覚盤nmsmu祥「統(tǒng)帖站童韓如咗*訊管畏祁牡h速度信號的采集：①．用速度傳感器直接采集。②.基于GPS和光電融合技術(shù)的車速測量，其含有接受能力極強(qiáng)的SuperstarlIGPS接收機(jī)，可在苛刻的工作環(huán)境下提供可靠的三維坐標(biāo)及速度信息,但由于GPS提供的是5PPS的車速數(shù)據(jù)，所以為了提高車速測量的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)通過安裝在車輪上的光電編碼器對車速數(shù)據(jù)作了線性插值處理，具體計(jì)算如下：設(shè)tl時(shí)刻光電編碼器測得的脈沖頻率為nl,對應(yīng)的車速是vl,v2時(shí)刻光電編碼器測得的脈沖頻率為n2,則t2時(shí)刻的實(shí)時(shí)車速為：V2二N2FN1XV1。此法可降低測量的成本，提高測量的精確度。?除雪車的電液比例拋灑轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)－自動車速導(dǎo)航此種控制方法，采用了意大利的TECNORD生產(chǎn)的拋灑轉(zhuǎn)盤系ECOMATICDSS-2F/3F,其可根據(jù)車速自動調(diào)整除雪劑拋撒量和拋撒寬度，使化學(xué)除雪劑、除冰劑的拋灑簡單、高效。具體如下：其中所用硬件包含：1，ECM/GCS/2FP-BML電液比例控制閥，串連回路，閉環(huán)反饋，可對液壓馬達(dá)進(jìn)行壓力補(bǔ)償比例控