智能振动压路机控制系统软件流程设计

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  摘 要：对智能振动压路机的调频、调幅及行走控制方案进行了设计，构建了控制硬件系统方案，对各控制部分进行了软件编程流程图设计。 关键词：智能型振动压路机 控制系统 专用控制器 软件流程图 压实是公路建设质量的一个重要影响因素，而压路机是现代化公路建设质量和         摘 要：对智能振动压路机的调频、调幅及行走控制方案进行了设计，构建了控制硬件系统方案，对各控制部分进行了软件编程流程图设计。     关键词：智能型振动压路机 控制系统 专用控制器 软件流程图     压实是公路建设质量的一个重要影响因素，而压路机是现代化公路建设质量和效率的可靠保证。随着液压控制、计算机控制和检测技术在工程机械领域的应用以及压实度仪的出现，智能振动压路机的研制逐渐成为一个热点，我国在这一领域还处于起步阶段。本文所设计的智能振动压路机是国家“863”计划“机群智能化施工作业”中的一个重要单元，目的在于要使我国在智能振动压路机方面能够达到国际发展水平。该机的智能化主要包括压实参数自动控制、故障智能诊断、工作参数监控、远距离通讯、系统帮助等方面。这里主要着重于振动压路机的振频、振幅和行驶速度三个参数的匹配，对智能振动压路机的控制系统在软件方面进行了设计。1 控制系统功能要求     振动压路机振动轮既是行走机构，又是工作机构，整个系统控制重点在于对振动轮的控制。为了达到参数的最佳匹配，对控制系统要求如下：（1）振幅和振动频率可自动匹配和调节；（2）起振和停振应与行驶速度实现连锁控制，该行驶速度值是可调整的；（3）振动轴旋向与振动轮行驶方向始终保持一致；（4）在作业过程中，无论前进和后退，都要能实现前轮静压，后轮振动；（5）振动系统和行走系统必须有良好配合，保证压实的均匀性和密实度。 （6）调频调幅系统的控制分为自动控制和手动控制；（7）行驶具有高低两个速度范围，每个范围内速度连续可调；（8）起步、转向和停车过程均匀平稳，作业过程中速度保持恒定；（9）停车时禁止转向操作和蟹行操作；（10）三级制动，制动时振动停止；解除制动后，振动系统方可工作。2 控制方案2.1 调频控制方案      振动压路机调频的实质就是改变振动轴液压马达的输入流量与其排量的比值，该振动压路机的调频系统采用变量泵——定量马达组成的闭式回路，即容积调频法。这样对振频的控制就是对变量泵——定量马达组成的闭式回路流量的控制，在对调频变量泵排量调节的控制中采用电液比例控制。2.2 调幅控制方案       该智能振动压路机调幅有手动模式和自动模式两种状态，要求所选用的调幅机构既要便于自动控制，也要能在一定振幅范围内无级可调。所以该振动压路机采用了套轴调幅机构，由阀控缸液压系统通过中间转换机构来控制。中间转换机构为直线运动－旋转运动的机械转换装置，其参数在机构设计完成后就成为固定值，这样对振幅的调节就是对阀控缸液压系统的控制。2.3 自动压实方式控制       自动压实控制由压实方式开关来选择，在这种模式下，无需对振动参数进行人为干预，控制系统会通过运算自动进行振动参数匹配。图1为自动压实控制原理图。2.4 行走系统控制      振动压路机的行驶速度和振动参数有着密切的关系，并且对振动压路机生产率和压实质量有着重要的影响，因此速度控制也是振动压路机的关键。该智能振动压路机的行驶速度由变量泵3 控制系统硬件方案    考虑到振动压路机的施工工况比较恶劣，本控制系统选用芬兰EPEC公司专为工程机械设计的控制器，它以CAN总线和特种可编程控制器为通讯和控制核心，充分考虑到了工程机械施工现场各种恶劣环境，对控制器进行了功能扩展、提高防护等级以及整体封装，使用方便，控制电路设计相对简单。根据振动压路机控制点数和需要实现的功能，结合EPEC控制系统的特点，本控制系统核心部分采用两个EPEC20

www.gong66.com23控制器和一个2025显示器来组建控制系统。 4 逻辑控制流程控制系统软件设计采用了模块化结构，将系统应用程序分为若干功能模块，先调试各功能模块，再进行总的调试。程序模块主要包括振动轮选择模块、调频调幅系统手动/自动选择模块、调幅控制模块、调频控制模块、转向控制模块、行走控制模块、蟹行控制模块、洒水控制模块、主程序模块。1.振动轮选择模块：对前轮振动、后轮振动和前后轮同振三种工况进行选择。2.调频调幅系统手动/自动选择模块：实现压实方式和起振方式的自动和手动功能的选择。3.调频控制模块:完成手动和自动压实方式下，振频的调节任务，并保持振频的恒定以及振动轴旋转方向与振动压路机的行走方向的一致。4.调幅控制模块：完成手动和自动压实方式下，振幅的调节任务。5.转向控制模块:实现振动压路机安全可靠地转向，并防止转向时损伤路面。6.行走控制模块:完成振动压路机行走的前进/后退控制，保持行驶速度、起步和停车的均匀稳定，实现工作制动和停车制动任务。7.蟹行控制模块:实现振动压路机的蟹行功能。8.洒水控制模块:实现压路机的撒水功能，水量大小可无级调节。9.主程序:因为采用了两个控制器，所以共有两个主程序模块，各自调用不同的功能模块实现对振动压路机各个部分的控制。两个控制器之间的数据交换由振动压路机通讯系统来实现。 5 .控制系统软件设计      振动压路机控制系统软件包括控制器和显示器两部分，控制器软件对各输入量进行滤波、补偿、标定及运算等处理，并将处理后的数据发往CAN总线；显示器从总线读取对应数据，把检测的路面参数及压路机工作状态参数以多重界面输出到显示屏。控制器软件以CoDeSys为编程环境，整个控制系统的程序由主程序模块、传感器标定模块、数据处理模块、故障处理模块、通讯模块、总线检测模块、参数设置模块等模块组成。 6 .结束语      该样机初步调试工作已经完成，控制系统运行正常，各项功能均能正常实现。这为进一步完善控制系统和扩充智能振动压路机的功能创建了良好的平台。通过本机的研制，促使我国智能型振动压路机有了新的发展，逐步向自适应、自学习、参数自动可调型的更高智能化的振动压路机方向迈进了一步

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