在壓路機發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制中使用直線步進電機

1、在壓路機發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制中使用直線步進電機全液壓雙鋼輪壓路機是在現(xiàn)代路面施工中對路面進行壓實，使其達到預(yù)定密實度、平整度要求的一種施工設(shè)備。由于壓路機主要是利用它的行走及振動進行工作，因此，其行走速度和激振力則決定了施工質(zhì)量的關(guān)鍵。作為主動力的發(fā)動機，其工作狀況和工作效率直接影響壓路機整機工作性能和壽命；其工作轉(zhuǎn)速直接影響整機輸出功率。為了提高壓路機整機工作性能、工作效率，最大限度發(fā)揮發(fā)動機全程調(diào)速性能，我們通過對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行閉環(huán)控制實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)來達到上述目的。 雙鋼輪壓路機在正常工作中有三種狀態(tài)：靜碾壓行走、振動行走和轉(zhuǎn)場高速行走，這三種狀態(tài)對發(fā)動機所要求的功率輸出是不同的，將行

2、駛手柄、檔位開關(guān)及振動開關(guān)三個開關(guān)量信號輸入到PLC，通過相互間的邏輯關(guān)系可分別確定發(fā)動機對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，同時PLC還接收到來至發(fā)動機飛輪殼上的轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號，兩個信號一同送入PLC中PID調(diào)節(jié)器，通過某種運算，輸出一個高速脈沖和方向信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器將其轉(zhuǎn)換為兩個相位差180的驅(qū)動脈沖串給直線步進電機，電機旋轉(zhuǎn)一定轉(zhuǎn)角使花鍵軸發(fā)生相應(yīng)直線位移，并帶動發(fā)動機油門拉桿精確到達給定位置，最終使發(fā)動機在所給定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運行，保證了發(fā)動機功率輸出與動力需求的最佳匹配。 目前，在市場上應(yīng)用于電控油門裝置的驅(qū)動裝置有直線比例電磁鐵、擺動步進電機和直線步進電機，對比分析如下： 直線比例電磁鐵：結(jié)構(gòu)簡單

3、，免維護，可靠性高，響應(yīng)快，能實現(xiàn)位移的精確控制，采用PWM脈沖信號控制，脈沖頻率較低500Hz，必須有極限位置過載保護裝置。 綜合以上分析，我們最終選擇了直線步進電機，通過提高安裝配合精度，高怠速限位保護及程序軟保護，不但滿足了恒轉(zhuǎn)速精確控制，控制精度20RPM，使用壽命也大大提高，已實現(xiàn)了產(chǎn)品批量使用1000小時無故障。在壓路機工作中，如果出現(xiàn)較大負(fù)載突變，發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過或低于允許的工作轉(zhuǎn)度，有可能對設(shè)備造成重大的損壞，為此，需對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進行多種方式的限幅軟保護和機械限位硬保護。 在發(fā)動機升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，實時轉(zhuǎn)速值反饋回PLC，由PLC進行高速計數(shù)，步進電機正轉(zhuǎn)，高速計數(shù)器增計數(shù)

4、；步進電機反轉(zhuǎn)，高速計數(shù)器減計數(shù)，PLC自動分析發(fā)動機正常運行時的步進電機正轉(zhuǎn)步數(shù)，并進行運算處理得出步進電機允許正轉(zhuǎn)的最高步數(shù)，當(dāng)由于意外原因引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速向最高轉(zhuǎn)速上升時，PLC自動封鎖步進電機，以保證柴油機不會超過所允許的最高轉(zhuǎn)速；如果發(fā)動機油門已處于最大開度，而此時轉(zhuǎn)速值仍低于給定值，PID將出現(xiàn)失調(diào)，此時限位開關(guān)動作，關(guān)閉高速脈沖輸出，PID清零，步進電機停止工作。 我們先后在全液壓雙鋼輪壓路機、全液膠輪壓路機上采用了以上控制技術(shù)，均取得了良好效果：第一，很容易實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動化操作，減輕了操作手勞動強度，操作臺布局更為簡化和美觀；第二，發(fā)動機在不同負(fù)載時能自動調(diào)節(jié)到不同轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了負(fù)載與動力的最佳匹配，降低了燃油消耗；第三，發(fā)動機可以在低怠速下穩(wěn)定運行，并避開了整機共振區(qū)域，降低了低速機器振動噪音和排放污染。采用本控制裝置