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　　西安公路交通大學(xué) 張新榮

　　西安交通大學(xué) 茹鋒

　　摘要 數(shù)字式控制器的攤鋪機(jī)上的應(yīng)用，不公可以提高攤

　　鋪機(jī)的性能，降低系統(tǒng)成本，而且可以為實(shí)現(xiàn)攤鋪機(jī)的智能

　　化控制，建立完善的故障診斷系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。本文從目前的

　　應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，探討了數(shù)字式控制的研制現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方

　　案及其主要技術(shù)參數(shù)，同時(shí)也提出了幾種實(shí)現(xiàn)方案。

　　關(guān)鍵詞：攤鋪機(jī) 自動(dòng)找平 數(shù)字式控制器 研究

　　攤鋪機(jī)自動(dòng)找平控制系統(tǒng)中的控制器是決定找平系統(tǒng)性能

　　的主要部分，安的結(jié)構(gòu)形式與工作原理一方面決定于相關(guān)技

　　術(shù)發(fā)展水平，另一方面也決定于系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和其它環(huán)節(jié)的

　　結(jié)構(gòu)形式。多年來，人們研制出多種摸擬控制器組成電液控

　　制調(diào)平系統(tǒng)。這些控制器的性能也隨著電子技術(shù)的發(fā)展而日

　　趨完善。目前在瀝青攤鋪機(jī)上應(yīng)用的控制器大多為模擬式控

　　制器。

　　1 數(shù)字式控制器的研究現(xiàn)狀

　　數(shù)字式控制器是指輸入量和輸出量以數(shù)字量的形式出現(xiàn)的

　　控制器。自從單片計(jì)算機(jī)得到廣泛應(yīng)用之后，數(shù)字技術(shù)就已

　　經(jīng)在各個(gè)行業(yè)得到應(yīng)用，在控制系統(tǒng)領(lǐng)域中，其應(yīng)用更是越

　　來越引起人們的注意。

　　攤鋪機(jī)自動(dòng)找平控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器在國外的研究及發(fā)

　　展歷史并不很長，應(yīng)用更是很少。美國SAUER-SUNDSTRAND公

　　司于90年代中期生產(chǎn)的KGS攤鋪機(jī)采用基于微處理器的數(shù)字控

　　制器，反應(yīng)效果享良好。另外，維持根的一些攤鋪機(jī)上也使

　　用了數(shù)字式控制器。

　　目前，國內(nèi)沿沒有研制數(shù)字式控制器的報(bào)道，更沒有產(chǎn)品

　　問世，因此，開發(fā)攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)數(shù)字式控制器具有很

　　重要的意義。

　　2 數(shù)字式控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

　　數(shù)字式控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)符合攤鋪機(jī)的基本需要，所有

　　在模擬式控制呂上能夠?qū)崿F(xiàn)的功能在其上也能很好的實(shí)現(xiàn)。

　　2.1 基本結(jié)構(gòu)

　　圖1所示為數(shù)字式控制器的基本結(jié)構(gòu)。模擬輸入端為個(gè)界

　　模擬信號(hào)的輸入端，經(jīng)控制器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字

　　量，地址端主要是為與其它控制器進(jìn)行通訊而設(shè)計(jì)的。由于

　　數(shù)字式控制器是以微處理為核改的系統(tǒng)，容易實(shí)現(xiàn)與其它控

　　制器的通訊功能。該功能可以把每一個(gè)控制呂作為下位機(jī)，

　　而由一臺(tái)上位機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整個(gè)攤鋪機(jī)控制

　　系統(tǒng)的智能化分級(jí)控制。上升端與下降端是輸出信號(hào)端。此

　　輸出信號(hào)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(guān)。根據(jù)不同的控制策略與

　　采用不同的液壓系統(tǒng)，南非要不同的軟件。由于軟件開發(fā)，

　　安裝迅速方便，也就體現(xiàn)了數(shù)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(shè)計(jì)

　　數(shù)字式控制器面板不僅能反映系統(tǒng)的基本功能，而且是人

　　機(jī)界面和表現(xiàn)。

　　面板設(shè)計(jì)首先應(yīng)考慮控制器的基本功能需要，然后針對(duì)數(shù)

　　字控制器的特點(diǎn)設(shè)計(jì)更豐富，更直觀的界面，下面列出了數(shù)

　　字式控制呂的功能設(shè)計(jì)。

　　(1)信息顯示 顯示出找平液壓自由式的上升與下降動(dòng)

　　作，或顯示處于位置;用數(shù)字和正負(fù)號(hào)顯示坡度值及方向，

　　超高值及方向，靈敏度等，同時(shí)也以字符和數(shù)字的形式顯

　　示，以滾動(dòng)方式查看系統(tǒng)故障信息。顯示屏可采用一個(gè)或兩

　　個(gè)高亮度液晶顯示屏。若只設(shè)一個(gè)顯示屏可用切換開關(guān);若

　　設(shè)兩個(gè)顯示屏，可同時(shí)顯示不同的信息。如同時(shí)顯示設(shè)置

　　值，使界面更加直觀，但同時(shí)也增加了系統(tǒng)成本，結(jié)構(gòu)布置

　　也受到限制。

　　(2)按扭開關(guān) 靈敏度調(diào)切按扭用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈敏度，

　　因?yàn)閿備仚C(jī)在不同的使用工況下要求不同的靈敏度。有自動(dòng)

　　和手動(dòng)兩個(gè)切換按鈕，手動(dòng)方工的設(shè)置與模擬式控制器相

　　同，從自動(dòng)方式切換到手方式，并不影響對(duì)系統(tǒng)的設(shè)置，也

　　就是說系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)復(fù)位，顯示模式按鈕，用來切換在顯示

　　屏上顯示設(shè)置值的實(shí)際值，若為雙屏顯示，則無此按鈕。顯

　　示調(diào)節(jié)按鈕與肘節(jié)開關(guān)配合可以調(diào)節(jié)顯示數(shù)值，既可以針對(duì)

　　實(shí)際值，也可以針對(duì)設(shè)置值，與復(fù)位按鈕配合，可以復(fù)位顯

　　示值。設(shè)置按鈕主要與其它按鈕開關(guān)配合工作，進(jìn)行參數(shù)設(shè)

　　置。復(fù)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(shù)字式控制呂可以同時(shí)具有縱坡與橫坡控制器的

　　功能，此按鈕就是為實(shí)現(xiàn)這一功能而設(shè)計(jì)的。肘節(jié)開關(guān)用來

　　輸入數(shù)據(jù)，可以上下?lián)軇?dòng)，以遞增蔌遞減的方式改變數(shù)值。

　　(3)狀態(tài)顯示 主要顯示目前偏差信號(hào)的大小，可用不同

　　的符號(hào)來直觀顯示其大小。

　　(4)功能顯示 對(duì)于具有雙重功能的按鈕，應(yīng)當(dāng)指示其目

　　前的工作狀態(tài)，這項(xiàng)功能可采用發(fā)光二極管來實(shí)現(xiàn)。

　　2.3 外形設(shè)計(jì)

　　為方便信號(hào)線的引出，應(yīng)集中設(shè)置外接插線端子。最好選

　　用標(biāo)準(zhǔn)接頭，連接要穩(wěn)定，牢固，如可考慮采用25針的計(jì)算

　　機(jī)用信號(hào)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(jì)算機(jī)進(jìn)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(duì)于信號(hào)的干擾，另一方面也起到保護(hù)

　　作用，同時(shí)也易于安裝緊固。數(shù)字式控制器在強(qiáng)信號(hào)的干擾

　　下，有可能出現(xiàn)死機(jī)，所以必須采取適當(dāng)?shù)慕拥睾涂垢蓴_措

　　施，避免控制器產(chǎn)生錯(cuò)誤控制信號(hào)或失去控制功能。

　　3 數(shù)字式控制器的技術(shù)性能

　　3.1 基本參數(shù)

　　從面板設(shè)計(jì)的功能可能看到所有的基本參數(shù)，輸入，輸出

　　方法，而另外一些比較重要，但不需要經(jīng)常改變的參數(shù)需要

　　在軟件中設(shè)置。這些參數(shù)將隨著所使用閥的種類不同，控制

　　器的不同，機(jī)器不同而有不同的值。

　　3.2 控制器的故障診斷

　　數(shù)字式控制器是以計(jì)算機(jī)為核心的控制器，所以比較容易

　　建立一個(gè)故障診斷系統(tǒng)。這項(xiàng)功能可以檢測(cè)出由于傳感器，

　　電磁閥，連線或操作程序等原因而出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并顯示出信

　　息或以聲，光信號(hào)提示操作者及時(shí)改正。對(duì)于一些重大錯(cuò)

　　誤，還應(yīng)能自動(dòng)切斷控制，避免進(jìn)一步損壞機(jī)器。

　　控制器有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式，在設(shè)計(jì)故障診斷程序

　　時(shí)應(yīng)分別考慮。

　　4 數(shù)字式控制器的實(shí)現(xiàn)方案

　　4.1 采用單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制

　　在目前的應(yīng)用研究中，最易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的方案是使用

　　單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)其功能，尤其是新型的8位，16位單片機(jī)具有模

　　數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能，就更有利于在數(shù)字控制器中得到應(yīng)

　　用。針對(duì)自動(dòng)找平控制系統(tǒng)，利用單片朵具有如下特點(diǎn)：

　　(1)成本低，易開發(fā) 因?yàn)閱纹瑱C(jī)價(jià)格不斷下降，而其技

　　術(shù)含量卻不斷提高，這為開發(fā)廉價(jià)的控制器提供了可能。另

　　外，單片機(jī)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，有許多可以借鑒的成功應(yīng)用

　　范例與大量的公用程序。

　　(2)尺寸小，結(jié)構(gòu)易布置 由于單片機(jī)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(shè)

　　計(jì)帶來方便，面板形亂與大小都可以在一定程度上隨意設(shè)

　　計(jì)。

　　(3)能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制 對(duì)于一些比較復(fù)雜的控制，其

　　計(jì)算量往往很大，這樣，計(jì)算速度將直接影響控制精度。對(duì)

　　于單片來說，由于系統(tǒng)程序不多，程序運(yùn)行速度很快，可以

　　實(shí)現(xiàn)一些比較復(fù)雜的控制。

　　(4)易受外界干擾 單片朵系統(tǒng)屬于微電系統(tǒng)，比較容易

　　受到強(qiáng)電，磁場，電脈沖的影響，甚至也容易受惡劣工作環(huán)

　　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(shí)現(xiàn)數(shù)字控制

　　可編程控制器(PLC)是專門為順序生產(chǎn)過程而設(shè)計(jì)的控制

　　器，它替代傳統(tǒng)的繼電器，具有很強(qiáng)的時(shí)序性。

　　(1)抗干擾能力強(qiáng) 困為PLC是專門用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，

　　在抗干擾能力方面優(yōu)越于單片機(jī)系統(tǒng)。

　　(2)與電磁閥連接容易 因?yàn)镻LC的輸出形式為數(shù)字脈沖

　　形式，在驅(qū)動(dòng)開關(guān)閥中，省去了D/A轉(zhuǎn)換。目前攤鋪機(jī)廣泛應(yīng)

　　用于開關(guān)閥，這項(xiàng)特點(diǎn)為PLC的應(yīng)用提供了方便。

　　(3)難以完成某些控制 因?yàn)镻LC是一種時(shí)序性很臺(tái)的步

　　序式控制器，其計(jì)算能力不是很強(qiáng)，這就限制了一些控制方

　　案的實(shí)現(xiàn)。雖針最近也出現(xiàn)了一些具有較強(qiáng)計(jì)算能力的PLC，

　　但其本質(zhì)并沒有脫離原來的特點(diǎn)。仍基于循環(huán)掃描和程序執(zhí)

　　行方式，往往影響計(jì)算速度。

　　4.3 采用工業(yè)控制機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制

　　工控機(jī)相對(duì)于單片機(jī)和PLC來說功能靈活，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它

　　集單片機(jī)與PLC優(yōu)點(diǎn)于一體，具有很強(qiáng)的控制功能。

　　(1)工控機(jī)成本高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 如果只針對(duì)自動(dòng)找平

　　控制系統(tǒng)，合用工控機(jī)就顯的不題大作了。但若和其它控制

　　系統(tǒng)聯(lián)合使用工控機(jī)，不僅會(huì)降低成本，而且會(huì)協(xié)調(diào)控制系

　　統(tǒng)的工作，采用先進(jìn)的控制模式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)攤鋪機(jī)控制的智

　　能化。

　　(2)編程容易，接口簡單 可以采用高級(jí)語言編程，設(shè)計(jì)

　　友好的工作界面，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能，編制復(fù)雜的

　　軟件;另外，其接口都是標(biāo)準(zhǔn)接口，易于與各系統(tǒng)之間進(jìn)行

　　通訊與連接。

　　5 結(jié)語

　　在高速電磁閥以及微型計(jì)算機(jī)快速發(fā)展的今天，研制數(shù)字

　　式自動(dòng)找平控制器具有很生果的實(shí)際意義。由于目前各種攤

　　鋪機(jī)的結(jié)構(gòu)與所采用的技術(shù)手段不相同，需要采取何種實(shí)現(xiàn)

　　方案還需要進(jìn)一步在實(shí)踐中探討研究。