工程機械底盤柴油機調速系統(tǒng)的設計

1、工程機械底盤柴油機調速系統(tǒng)的設計一、概述圖3-1 柴油機調速電路模塊連接圖右圖3-1是柴油機調速電路模塊連接圖，其中PLC接收鈕子開關的信號，經過PLC的處理后發(fā)出脈寬可控制的PWM波形，PWM波形通過步進電機驅動器放大后驅動步進電機作徑向運動，然后通過柴油機油門拉絲最終控制柴油機轉速的調整。待柴油機速度穩(wěn)定后通過霍爾傳感器傳感數據送回PLC，經PLC處理后送入顯示器進行轉速的實時顯示，達到完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。二、設計要求本次課程設計要求設計出一套工程機械底盤柴油機調速電路，使得我們可以在撥動一個調速按鈕或開關時，就可以控制底盤的柴油機轉速，以滿足我們工程機械產品對底盤速度的要求。三、設計方案

2、論證本文設計出的工程機械底盤柴油機調速系統(tǒng)，包括一個PLC的處理器、步進電機驅動器、步進電機及顯示器，調速按鈕發(fā)出指令傳送給PLC，PLC處理數據后通過步進電機驅動器控制步進電機徑向運動，從而控制柴油機的轉速，待柴油機速度穩(wěn)定后通過發(fā)電機W端口發(fā)回數據并顯示，實現一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。以上的閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠反饋調速后的結果，當調速沒達到要求的時候，能夠自動進行反饋修正，能較好的實現工程機械底盤柴油機的轉速調節(jié)。四、電氣原理圖的設計作為以柴油機為主要動力源的工程機械產品，除去部分采用電力及不同控制方式外，大部分的產品都采用步進電機方式控制柴油機轉速，其中包括柴油機拖泵、挖掘機等等產品，好處在于

3、無需更改柴油機上面ECU的任何參數，保證了機器的穩(wěn)定性，缺點也很明顯，由于需要額外的設備來滿足要求，所以成本及故障率都會增加。下圖3-2為柴油機調速電路圖，其中調速按鍵通過鈕子開關從PLC的I1.0和I1.1端口輸入，PLC采集信號后通過分析處理改變PWM波的占空比，從引腳Q0.0腳輸出，搭配Q0.2腳的方向控制以及Q1.0腳的使能信號，即可控制步進電機。由于PLC輸出功率有限故需要搭配步進電機驅動器才能正常驅動步進電機。I0.1口用來連接發(fā)電機W端信號，從而用于識別柴油機實時轉速為多少。圖3-2柴油機調速電路五、 主要元器件選型5.1 可編程控制器的CPU選擇S7-200 CPU224的PL

4、C集成14輸入/10輸出共24個數字量I/O 點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至256路數字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數據存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。I/O端子排可以很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。根據上面表格的I/O分配，通過查閱手冊選擇S7-200 CPU224基本單元（14DI/1

5、0DO出）1臺。CPU224有14個輸入端口，10個輸出端口，滿足系統(tǒng)對輸入輸出端口的要求，不需要再增加擴展單元，它屬于整體式結構。整體式PLC具有結構緊湊、體積小、重量輕、價格低的優(yōu)點。一般小型或超小型PLC多采用這種結構。模塊式PLC把各個組成部分做成獨立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等。綜上所述，應選擇S7-200CPU224基本單元。5.2PLC的I/O地址分配表表3-1 I/0地址分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號升速信號鈕子開關S1-1I1.0降速信號鈕子開關S1-2I1.1W端轉速信號發(fā)電機M1I0.1輸出信號運行信號PULDT10Q0.0方向信號DIRDT9Q0.2使能信號EnableDT1Q1.05.3 PLC梯形圖程序據前面的調速電路原理以及I/O口分配，我們編出下列PLC梯形圖程序：六、裝配與工藝PLC外部接線圖的輸入輸出設備、負載電源的類型等的設計應結合系統(tǒng)的控制要