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　　西安公路交通大學 張新榮

　　西安交通大學 茹鋒

　　摘要 數字式控制器的攤鋪機上的應用，不公可以提高攤

　　鋪機的性能，降低系統成本，而且可以為實現攤鋪機的智能

　　化控制，建立完善的故障診斷系統打下基礎。本文從目前的

　　應用現狀出發，探討了數字式控制的研制現狀，結構設計方

　　案及其主要技術參數，同時也提出了幾種實現方案。

　　關鍵詞：攤鋪機 自動找平 數字式控制器 研究

　　攤鋪機自動找平控制系統中的控制器是決定找平系統性能

　　的主要部分，安的結構形式與工作原理一方面決定于相關技

　　術發展水平，另一方面也決定于系統執行機構和其它環節的

　　結構形式。多年來，人們研制出多種摸擬控制器組成電液控

　　制調平系統。這些控制器的性能也隨著電子技術的發展而日

　　趨完善。目前在瀝青攤鋪機上應用的控制器大多為模擬式控

　　制器。

　　1 數字式控制器的研究現狀

　　數字式控制器是指輸入量和輸出量以數字量的形式出現的

　　控制器。自從單片計算機得到廣泛應用之后，數字技術就已

　　經在各個行業得到應用，在控制系統領域中，其應用更是越

　　來越引起人們的注意。

　　攤鋪機自動找平控制系統的數字控制器在國外的研究及發

　　展歷史并不很長，應用更是很少。美國SAUER-SUNDSTRAND公

　　司于90年代中期生產的KGS攤鋪機采用基于微處理器的數字控

　　制器，反應效果享良好。另外，維持根的一些攤鋪機上也使

　　用了數字式控制器。

　　目前，國內沿沒有研制數字式控制器的報道，更沒有產品

　　問世，因此，開發攤鋪機自動找平系統數字式控制器具有很

　　重要的意義。

　　2 數字式控制器的結構設計方案

　　數字式控制器的結構特點應符合攤鋪機的基本需要，所有

　　在模擬式控制呂上能夠實現的功能在其上也能很好的實現。

　　2.1 基本結構

　　圖1所示為數字式控制器的基本結構。模擬輸入端為個界

　　模擬信號的輸入端，經控制器內部的A/D轉換器轉換為數字

　　量，地址端主要是為與其它控制器進行通訊而設計的。由于

　　數字式控制器是以微處理為核改的系統，容易實現與其它控

　　制器的通訊功能。該功能可以把每一個控制呂作為下位機，

　　而由一臺上位機統一協調控制，進一步實現整個攤鋪機控制

　　系統的智能化分級控制。上升端與下降端是輸出信號端。此

　　輸出信號一般為脈沖形式，分別控制找平液壓缸的一升和下

　　降，具體脈沖形式與所選軟件有關。根據不同的控制策略與

　　采用不同的液壓系統，南非要不同的軟件。由于軟件開發，

　　安裝迅速方便，也就體現了數字式控制器提供電源，如有必

　　要，還呆以提供多組電源輸出以滿足不同傳感器的需要。

　　2.2 面板設計

　　數字式控制器面板不僅能反映系統的基本功能，而且是人

　　機界面和表現。

　　面板設計首先應考慮控制器的基本功能需要，然后針對數

　　字控制器的特點設計更豐富，更直觀的界面，下面列出了數

　　字式控制呂的功能設計。

　　(1)信息顯示 顯示出找平液壓自由式的上升與下降動

　　作，或顯示處于位置;用數字和正負號顯示坡度值及方向，

　　超高值及方向，靈敏度等，同時也以字符和數字的形式顯

　　示，以滾動方式查看系統故障信息。顯示屏可采用一個或兩

　　個高亮度液晶顯示屏。若只設一個顯示屏可用切換開關;若

　　設兩個顯示屏，可同時顯示不同的信息。如同時顯示設置

　　值，使界面更加直觀，但同時也增加了系統成本，結構布置

　　也受到限制。

　　(2)按扭開關 靈敏度調切按扭用來調節系統的靈敏度，

　　因為攤鋪機在不同的使用工況下要求不同的靈敏度。有自動

　　和手動兩個切換按鈕，手動方工的設置與模擬式控制器相

　　同，從自動方式切換到手方式，并不影響對系統的設置，也

　　就是說系統不會自動復位，顯示模式按鈕，用來切換在顯示

　　屏上顯示設置值的實際值，若為雙屏顯示，則無此按鈕。顯

　　示調節按鈕與肘節開關配合可以調節顯示數值，既可以針對

　　實際值，也可以針對設置值，與復位按鈕配合，可以復位顯

　　示值。設置按鈕主要與其它按鈕開關配合工作，進行參數設

　　置。復位按鈕用于重新定位傳感器位置，用縱坡與橫坡切換

　　按鈕控制，數字式控制呂可以同時具有縱坡與橫坡控制器的

　　功能，此按鈕就是為實現這一功能而設計的。肘節開關用來

　　輸入數據，可以上下撥動，以遞增蔌遞減的方式改變數值。

　　(3)狀態顯示 主要顯示目前偏差信號的大小，可用不同

　　的符號來直觀顯示其大小。

　　(4)功能顯示 對于具有雙重功能的按鈕，應當指示其目

　　前的工作狀態，這項功能可采用發光二極管來實現。

　　2.3 外形設計

　　為方便信號線的引出，應集中設置外接插線端子。最好選

　　用標準接頭，連接要穩定，牢固，如可考慮采用25針的計算

　　機用信號端子。這樣，既方便了零件的選擇，也易于與不同

　　的控制器或其安計算機進行連接。

　　控制器的外殼可采用鋁或其它金屬制成，一方面可以起到

　　屏蔽作用，防止外界對于信號的干擾，另一方面也起到保護

　　作用，同時也易于安裝緊固。數字式控制器在強信號的干擾

　　下，有可能出現死機，所以必須采取適當的接地和抗干擾措

　　施，避免控制器產生錯誤控制信號或失去控制功能。

　　3 數字式控制器的技術性能

　　3.1 基本參數

　　從面板設計的功能可能看到所有的基本參數，輸入，輸出

　　方法，而另外一些比較重要，但不需要經常改變的參數需要

　　在軟件中設置。這些參數將隨著所使用閥的種類不同，控制

　　器的不同，機器不同而有不同的值。

　　3.2 控制器的故障診斷

　　數字式控制器是以計算機為核心的控制器，所以比較容易

　　建立一個故障診斷系統。這項功能可以檢測出由于傳感器，

　　電磁閥，連線或操作程序等原因而出現的錯誤，并顯示出信

　　息或以聲，光信號提示操作者及時改正。對于一些重大錯

　　誤，還應能自動切斷控制，避免進一步損壞機器。

　　控制器有自動和手動兩種工作方式，在設計故障診斷程序

　　時應分別考慮。

　　4 數字式控制器的實現方案

　　4.1 采用單片機為核心實現數字控制

　　在目前的應用研究中，最易于實現數字控制的方案是使用

　　單片機來實現其功能，尤其是新型的8位，16位單片機具有模

　　數和數模轉換的功能，就更有利于在數字控制器中得到應

　　用。針對自動找平控制系統，利用單片朵具有如下特點：

　　(1)成本低，易開發 因為單片機價格不斷下降，而其技

　　術含量卻不斷提高，這為開發廉價的控制器提供了可能。另

　　外，單片機的應用已相當廣泛，有許多可以借鑒的成功應用

　　范例與大量的公用程序。

　　(2)尺寸小，結構易布置 由于單片機及其外圍接口電路

　　可以緊湊地放在一塊印刷電路板上，這就為控制器的面板設

　　計帶來方便，面板形亂與大小都可以在一定程度上隨意設

　　計。

　　(3)能實現較復雜的控制 對于一些比較復雜的控制，其

　　計算量往往很大，這樣，計算速度將直接影響控制精度。對

　　于單片來說，由于系統程序不多，程序運行速度很快，可以

　　實現一些比較復雜的控制。

　　(4)易受外界干擾 單片朵系統屬于微電系統，比較容易

　　受到強電，磁場，電脈沖的影響，甚至也容易受惡劣工作環

　　境的影響，所以必須采取抗干擾施。

　　4.2 采用可編程控制器(PLC)實現數字控制

　　可編程控制器(PLC)是專門為順序生產過程而設計的控制

　　器，它替代傳統的繼電器，具有很強的時序性。

　　(1)抗干擾能力強 困為PLC是專門用于工業現場環境，

　　在抗干擾能力方面優越于單片機系統。

　　(2)與電磁閥連接容易 因為PLC的輸出形式為數字脈沖

　　形式，在驅動開關閥中，省去了D/A轉換。目前攤鋪機廣泛應

　　用于開關閥，這項特點為PLC的應用提供了方便。

　　(3)難以完成某些控制 因為PLC是一種時序性很臺的步

　　序式控制器，其計算能力不是很強，這就限制了一些控制方

　　案的實現。雖針最近也出現了一些具有較強計算能力的PLC，

　　但其本質并沒有脫離原來的特點。仍基于循環掃描和程序執

　　行方式，往往影響計算速度。

　　4.3 采用工業控制機來實現數字控制

　　工控機相對于單片機和PLC來說功能靈活，結構復雜，它

　　集單片機與PLC優點于一體，具有很強的控制功能。

　　(1)工控機成本高，系統結構復雜 如果只針對自動找平

　　控制系統，合用工控機就顯的不題大作了。但若和其它控制

　　系統聯合使用工控機，不僅會降低成本，而且會協調控制系

　　統的工作，采用先進的控制模式，實現整個攤鋪機控制的智

　　能化。

　　(2)編程容易，接口簡單 可以采用高級語言編程，設計

　　友好的工作界面，利用計算機強大的計算功能，編制復雜的

　　軟件;另外，其接口都是標準接口，易于與各系統之間進行

　　通訊與連接。

　　5 結語

　　在高速電磁閥以及微型計算機快速發展的今天，研制數字

　　式自動找平控制器具有很生果的實際意義。由于目前各種攤

　　鋪機的結構與所采用的技術手段不相同，需要采取何種實現

　　方案還需要進一步在實踐中探討研究。