基于PLC的機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)探析

李新亭

（淄博職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255314）

基于PLC的機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)探析

李新亭

（淄博職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255314）

隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，工程作業(yè)行走車輛承擔(dān)的任務(wù)也越來越多，這樣的社會背景下以往的簡單傳動方式并不能滿足社會需求，只有專業(yè)運(yùn)輸能力強(qiáng)，才能夠適應(yīng)低速作業(yè)且同時保證穩(wěn)定性，能高效率輸出高轉(zhuǎn)速的工程作業(yè)行走車輛才能順應(yīng)社會發(fā)展。文章基于機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱工作原理，對機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱的背景、研究意義、原理、改進(jìn)及機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱的特點(diǎn)進(jìn)行分析。

機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動；控制系統(tǒng)

1 當(dāng)前PLC機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱國內(nèi)外發(fā)展對比

（1）國外PLC機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱的發(fā)展現(xiàn)狀?，F(xiàn)今，機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱技術(shù)領(lǐng)域有一些領(lǐng)頭軍，早前，他們就已經(jīng)進(jìn)行機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱的研究，在此基礎(chǔ)上還生產(chǎn)安裝了復(fù)合傳動箱，用來連接車輛底盤變速箱和驅(qū)動橋。然而對機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)的研發(fā)并未止步于此，科研人員仍致力于進(jìn)行進(jìn)一步的改善?？墒悄壳皬?fù)合傳動箱的控制系統(tǒng)屬于國外的封鎖技術(shù)，這些代表了機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱行業(yè)世界先進(jìn)水平的技術(shù)卻很難被我國所用。

（2）我國機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱的發(fā)展現(xiàn)狀。機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱技術(shù)傳入我國的時間較短，國內(nèi)的研發(fā)技術(shù)人員仍然屈指可數(shù)。有部分公司仍然堅(jiān)持引用國外技術(shù)而不是使用自我開發(fā)的技術(shù)，期望通過與國外公司的合作來發(fā)展自身。這為我國的機(jī)械/靜壓復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展造成了一些阻礙，所以目前我國此技術(shù)仍然處于推廣時期，沒有大規(guī)模的應(yīng)用。

2 機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中硬件及軟件設(shè)計(jì)

圖1 機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)簡圖

（1）機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。由于傳動箱安裝位置的改變，原車變速箱機(jī)構(gòu)的運(yùn)用和合理的空間結(jié)構(gòu)安排，機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱使車輛運(yùn)行驅(qū)動力路線得以改善，根據(jù)這些原理設(shè)計(jì)機(jī)械／靜壓復(fù)合傳動箱的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：模式切換、車速控制、傳感器信號采集、設(shè)計(jì)應(yīng)急電路等。在考慮需要滿足工程車輛運(yùn)作的同時還要保證系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。機(jī)械／靜壓模式切換的運(yùn)作過程簡要概括為：首先根據(jù)作業(yè)要求，選擇相應(yīng)的切換手柄，動作完成時前離合器操作分離動作，機(jī)械／靜壓模式指示燈滅，信號經(jīng)前離合器傳遞給控制器后控制器進(jìn)行判斷，判斷前離合器分離是否完成，若分離完成，控制器發(fā)出撥叉1動作信號，并接受齒輪咬合信號DTI，成功接收后發(fā)出撥叉3動作信號DT3，整個切換過程完成。其中DT2用于調(diào)整接受咬合信號失敗過程。如圖1所示。

（2）機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)安全性和穩(wěn)定性，需要合理的硬件設(shè)計(jì)，包括：系統(tǒng)中變量泵、定量馬達(dá)、控制器、傳感器、切換開關(guān)、電控手柄等選擇。變量泵使用A4VG56EP2，這是一種德國較為成熟的力士樂元件。由于它的排量和比例閥二次壓力呈正相關(guān)，工作電流在允許范圍內(nèi)與泵排量成正線性相關(guān)，因此通過控制比例閥電流大小來控制液壓系統(tǒng)功率的自我調(diào)節(jié)。定量馬達(dá)選擇A4FM125型，其公稱壓力、峰值壓力、最大轉(zhuǎn)速、最大流量都較為適宜?？刂破鬟x用PLC，因?yàn)樗哂懈€(wěn)定的性能、更成熟的技術(shù)和更高的性價比等特點(diǎn)。傳感器為SWITRONIC公司的1273型微動開關(guān)。信號指示燈則選用較為普遍的發(fā)光二極管。由于KP型電控手柄較易操作，防護(hù)等級較高，因此選用其作為電控手柄。

（3）機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主流程，設(shè)計(jì)機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱控制系統(tǒng)軟件。主流程需要完成系統(tǒng)自我檢測、切換子流程、控制子流程等，使整個系統(tǒng)處于有序狀態(tài)。軟件設(shè)計(jì)主要是編程語言設(shè)計(jì)，使用STEP7-Micro軟件設(shè)計(jì)，語句表、梯形表、功能塊圖編輯器為其提供的語言。

3 機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱的優(yōu)勢

（1）車輛行進(jìn)中對路況適應(yīng)能力的改善。在運(yùn)輸時，同步碎石封層車需要較高的道路行駛速度；在作業(yè)情況下則需要一邊行走一邊進(jìn)行作業(yè)，此時車輛要在保證行駛穩(wěn)定性的同時進(jìn)行低速行駛。而瀝青撒布車在邊行走邊進(jìn)行瀝青撒布的時候，車輛的行駛速度范圍為3～20km/h，這也是為了保證瀝青撒布的均勻性和良好的作業(yè)質(zhì)量。在這種情況下，對作業(yè)中的車輛行進(jìn)速度和減速的要求顯得較為嚴(yán)格，而常規(guī)工程汽車的各方面硬件設(shè)施尤其是底盤在此方面就表現(xiàn)出明顯的不足，無法滿足這方面的要求。

（2）工程車輛作業(yè)穩(wěn)定性及可調(diào)節(jié)性的改善。在給普通車輛底盤安裝新型傳動裝置的方案不僅可以順應(yīng)工程作業(yè)行走車輛在不同運(yùn)輸狀況、作業(yè)狀況時的需求，還符合綠色出行概念。從另一意義上講，這種新型傳動裝置在操作方式上并沒有很大程度的改變，因此車輛駕駛員可以較為容易地掌握操作方法以及操作要點(diǎn)，從而使該技術(shù)較易被人們接受。

4 結(jié)語

機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱具有能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的低速行駛、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)勢，機(jī)械/靜壓復(fù)合傳動箱技術(shù)必將對實(shí)現(xiàn)新型傳動裝置的應(yīng)用有著深刻的影響。

［1］朱曉紅.一種基于PLC的機(jī)械動作仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.自動化與儀器儀表，2016，（1）：59-60.

［2］秘建萍，陳海濤.基于PLC機(jī)械手自動控制系統(tǒng)的探究［J］.城市建設(shè)理論研究：電子版，2016，（13）.

［3］王建國，王江江，馮彬，等.基于PLC的機(jī)械手設(shè)計(jì)［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017，（5）：15-16.

李新亭（1964-），男，副教授，主要研究方向：機(jī)械研究與教學(xué)。