進(jìn)口設(shè)備電氣及液壓控制國(guó)產(chǎn)化改造探討

于躍成

摘 要 以某一公司從國(guó)外引進(jìn)的運(yùn)梁車(chē)為例，最大載重為9000t，圍繞其國(guó)產(chǎn)化改造進(jìn)行探討。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)論證、制造以及調(diào)試之后，經(jīng)過(guò)改造之后的設(shè)備滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 進(jìn)口設(shè)備;電氣;液壓控制;國(guó)產(chǎn)化改造

某公司自2010年購(gòu)置的意大利運(yùn)梁車(chē)之后，但在使用幾個(gè)項(xiàng)目后，進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)運(yùn)梁車(chē)的液壓與電氣系統(tǒng)均出現(xiàn)了損壞的情況。因此，為了避免對(duì)于后續(xù)項(xiàng)目建設(shè)造成影響，需改造運(yùn)梁車(chē)的電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。

1 原車(chē)概況

在這一運(yùn)梁車(chē)中，其電氣系統(tǒng)是采用西門(mén)子S7-300PLC控制，轉(zhuǎn)向角度反饋是由角度編碼器負(fù)責(zé)，而轉(zhuǎn)向角度則是由駕駛室中的左手柄負(fù)責(zé)控制，行走的方向和速度是由右手柄負(fù)責(zé)控制。而驅(qū)動(dòng)泵以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)等，主要是由控制器輸出到放大電路板，然后經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)化后實(shí)現(xiàn);而西門(mén)子觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)信息交換以及其他操作。

2 控制系統(tǒng)的存在問(wèn)題與缺陷

2.1 西門(mén)子控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

在及廠房、慢性流動(dòng)作業(yè)設(shè)備中，應(yīng)用PLC模塊并不是完全密封的形式，而是屬于板卡，并且插件采用的是組裝形式。同時(shí)，對(duì)于環(huán)境的濕度、溫度要求相對(duì)較高，不適合在惡劣的工況、環(huán)境下應(yīng)用。而運(yùn)梁車(chē)在野外作業(yè)的過(guò)程中，也會(huì)經(jīng)常遇到較差的路況，如顛簸、粉塵等，并且溫差相對(duì)較大。

2.2 操作手柄自動(dòng)復(fù)位

無(wú)滑動(dòng)阻尼，駕駛?cè)藛T在駕駛過(guò)程中必須要一直握住手柄，在進(jìn)行駕駛模式的切換時(shí)，則需要停車(chē)進(jìn)行。這一方式不僅會(huì)對(duì)作業(yè)效率造成嚴(yán)重影響，還會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)藛T出現(xiàn)疲勞駕駛。另外，運(yùn)梁車(chē)采用的國(guó)外系統(tǒng)在未來(lái)的維修和保養(yǎng)會(huì)產(chǎn)生較大的不便。

3 具體改造方案

3.1 駕駛室的改造

原來(lái)的運(yùn)梁車(chē)是采用手柄操作模式，但這一模式具有較大的不變，容易出現(xiàn)疲勞操作的情況，從而導(dǎo)致工作效率下降。而基于這一問(wèn)題，通過(guò)將原來(lái)的手操作改造為多圈方向盤(pán)控制，同時(shí)配上能夠顯示更多內(nèi)容和信息的顯示系統(tǒng)。

3.2 控制器的改造

運(yùn)梁車(chē)的原有控制器為西門(mén)子，主要是應(yīng)用于慢性流動(dòng)作業(yè)設(shè)備或是工業(yè)自動(dòng)化中的設(shè)備，但是這一PLC模式并不是完全密封，并且其適應(yīng)的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度要求非常高，并不適合在惡劣的工況和環(huán)境中應(yīng)用。所以，改造之后的控制器采用車(chē)載控制器。

3.3 轉(zhuǎn)型比例閥

原來(lái)的運(yùn)梁車(chē)轉(zhuǎn)型比例閥主要是采用中衛(wèi)電壓控制，但該方式的弊端十分明顯。中位電壓信號(hào)必須要保障實(shí)時(shí)供電的目的，而通過(guò)更換轉(zhuǎn)型比例閥的電控模塊，將閥體保留，然后采取雙衛(wèi)控制的形式。這一方式即使出現(xiàn)控制信號(hào)失效的情況，懸掛也不會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向，有效保障了新車(chē)的安全性。

3.4 編碼器的改造

由于原來(lái)的運(yùn)梁車(chē)編碼器無(wú)法與經(jīng)過(guò)改造之后的控制器匹配，所以將編碼器改造為CAN總線光電絕對(duì)值編碼器[1]。

3.5 控制系統(tǒng)的改造

采用車(chē)載控制系統(tǒng)取代原有的工業(yè)控制系統(tǒng)。采用芬蘭制造生產(chǎn)的epec控制器，能夠應(yīng)用在各種工程車(chē)輛的控制系統(tǒng)內(nèi)，epec控制器的溫度適應(yīng)范圍在-40℃～+70℃之間。而防護(hù)等級(jí)為IP67，并且還具有全密封、抗干擾等眾多特點(diǎn)。

3.6 液壓油冷卻系統(tǒng)的改造

運(yùn)梁車(chē)原來(lái)的系統(tǒng)是采用交流380V電機(jī)冷卻設(shè)備，但是在使用經(jīng)過(guò)幾個(gè)項(xiàng)目后，冷卻設(shè)備出現(xiàn)損壞，而經(jīng)過(guò)對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行比較之后，選擇更換為液壓泵、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式。

3.7 操作方式的轉(zhuǎn)變

更換設(shè)備轉(zhuǎn)型操作，從以往的手柄模式改為多圈方向盤(pán)控制，而核心部件則采用多圈電位器速度操作，另外將腳踏板控制代替以往的手柄控制[2]。

3.8 更換角度傳感器

采用CAN總線供電絕對(duì)值編碼器取代原來(lái)的電位記。而經(jīng)過(guò)更換之后，不僅能夠提高轉(zhuǎn)向精度，并且還可以簡(jiǎn)化電纜數(shù)量，提高系統(tǒng)可靠性。而因?yàn)樵械木幋a器成本較高，所以更換之后，可以降低成本費(fèi)用。

4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

4.1 CAN總線分部控制精簡(jiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過(guò)CAN總線分部控制能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，避免傳輸延遲。所以，利用CAN總線分部控制可以有效避免傳輸延遲，實(shí)現(xiàn)了控制精準(zhǔn)性的目的。另外，因?yàn)橄到y(tǒng)具有角的體量，因此選擇CR0032型控制器，這一型號(hào)的控制器可以提高傳輸效率，同時(shí)設(shè)置CAN總線傳輸速率為250k。除此之外，將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用在其中，可以使各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足要求。

4.2 自動(dòng)調(diào)平以及傾斜報(bào)警功能

將兩個(gè)雙軸傾角傳感器固定在主梁結(jié)構(gòu)上，這一方式能夠使運(yùn)梁車(chē)在運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)縱橫向水平姿態(tài)的監(jiān)控，同時(shí)通過(guò)利用預(yù)先設(shè)定的限制，如果一旦超出限制范圍，運(yùn)梁車(chē)將會(huì)立即停止行走，并通過(guò)自動(dòng)化方式實(shí)施調(diào)平處理。另外，危險(xiǎn)值也能夠進(jìn)行提前設(shè)定，在運(yùn)行過(guò)程中一旦超出，那么將會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警器。

4.3 運(yùn)梁距離實(shí)時(shí)顯示功能

在運(yùn)梁車(chē)的前端安裝一個(gè)激光測(cè)距傳感器，在開(kāi)展運(yùn)梁作業(yè)的過(guò)程中，能夠更加準(zhǔn)確地獲得運(yùn)梁車(chē)與架橋機(jī)之間的實(shí)際距離，并將其中的信息顯示在顯示器上。而顯示器還具有報(bào)警的功能，可以滿足眾多環(huán)境下的運(yùn)梁車(chē)施工距離要求。通過(guò)預(yù)先設(shè)定報(bào)警距離，一旦超出這一距離范圍外，將會(huì)觸發(fā)報(bào)警器，同時(shí)發(fā)出持續(xù)的蜂鳴警告[3]。

4.4 自動(dòng)輔助駕駛功能

為了可以提高運(yùn)行的安全性，通過(guò)在運(yùn)梁車(chē)的4個(gè)角安裝激光測(cè)距傳感器，可以有效提升運(yùn)梁車(chē)在工作過(guò)程中的距離檢測(cè)精度。在運(yùn)梁車(chē)經(jīng)過(guò)隧道等狹窄區(qū)域時(shí)，能夠自動(dòng)得到運(yùn)梁車(chē)與左右兩側(cè)道路之間的距離，同時(shí)顯示在顯示器上。如果運(yùn)梁車(chē)一旦超出安全范圍，那么系統(tǒng)同樣會(huì)發(fā)出警報(bào)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析運(yùn)梁車(chē)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝等流程，對(duì)得到的產(chǎn)品還需進(jìn)行試運(yùn)行，之后經(jīng)過(guò)試運(yùn)行才可以?xún)?yōu)化其中的問(wèn)題，然后正式運(yùn)載高鐵箱梁。經(jīng)過(guò)國(guó)產(chǎn)化改造之后，必須要在操作習(xí)慣、可靠性等方面滿足施工要求，并且在對(duì)于運(yùn)梁車(chē)的液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造之后，運(yùn)梁車(chē)將會(huì)具有更高的運(yùn)行效率，并且功能十分豐富。

參考文獻(xiàn)

[1] 賴(lài)寧偉.基于進(jìn)口設(shè)備中電氣及 液壓控制國(guó)產(chǎn)化改造技術(shù)研究[J].中國(guó)高新科技，2019（5）：77-79.

[2] 羅利軍，張司博，郭欣.TLC550型運(yùn)梁車(chē)轉(zhuǎn)向、支腿液壓系統(tǒng)故障分析與解決[J].工程機(jī)械，2017（9）：67-70.

[3] 陳建華，余德林.電氣控制與液壓控制基本特性比較[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，15（2）：9-11.