畢業(yè)設(shè)計(jì)--瀝青道路修補(bǔ)車電液比例控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　課 題：瀝青道路修補(bǔ)車電液比例控制系統(tǒng)</p><p>　專 題：</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文以西門(mén)子PLC（S7- 200）為控制核心，結(jié)合模擬量輸入輸出、電磁閥、壓力傳感器、變

2、頻器及上位工控機(jī)等，設(shè)計(jì)瀝青道路修補(bǔ)車的電液控制系統(tǒng)。其中人機(jī)界面替代傳統(tǒng)控制按鈕面板，節(jié)省了面板空間，并能詳細(xì)的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行；而PID 方式自動(dòng)控制液壓油泵，具有精度高、實(shí)時(shí)性及安全性好等特點(diǎn), 提高了液壓系統(tǒng)乃至整車的安全性和可靠性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：瀝青道路修補(bǔ)車；西門(mén)子PLC；電液控制；PID</p><p><b>　　Abstract</b>&

3、lt;/p><p>　　In this paper, select the Siemens PLC (S7-200) to control the core, combined with the analog input and output, solenoid valves, pressure sensors, inverter and upper industrial machines, we design th

4、e asphalt road repair vehicles designed electro-hydraulic control system. Which replace the traditional man-machine interface control button panel, saving panel space, and can run a detailed monitoring system; while the

5、PID mode automatic control of hydraulic pumps, with high accuracy, timeliness, and</p><p>　　Keywords： Asphalt road repair vehicles; Siemens PLC; electro-hydraulic control; PID</p><p><b>　　

6、目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　目 錄I</b></p><p><b>　　第一章 緒論2</b></p><p>　　1.1

7、 瀝青道路修補(bǔ)車簡(jiǎn)介2</p><p>　　1.2 電液系統(tǒng)在瀝青道路修補(bǔ)車上的應(yīng)用3</p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容及目的4</p><p>　　第二章 修補(bǔ)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 液壓原理圖的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2 液壓器件的選擇8</p&

8、gt;<p>　　第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 控制方案14</p><p>　　3.2 控制電路硬件設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.3 控制程序設(shè)計(jì)23</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試32</p><p>　　4.1 硬件調(diào)試32</p>

9、;<p>　　4.2 軟件調(diào)試33</p><p>　　第五章 總結(jié)展望35</p><p><b>　　致 謝36</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>&

10、lt;p>　　1.1 瀝青道路修補(bǔ)車簡(jiǎn)介</p><p>　　主要用于公路瀝青路面多功能特種車輛的日常維護(hù)保養(yǎng)瀝青道路清障車，要及時(shí)修補(bǔ)瀝青路面車轍，小面積損傷，如持有袋等。也可用于其他設(shè)施公路維修，清潔，如雪，交通工程設(shè)施，道路保潔，切斷了雜草，噴涂種植花草樹(shù)木，和改性劑等。</p><p>　　圖1-1 典型瀝青道路修補(bǔ)車</p><p>　　根據(jù)汽車底

11、盤(pán)負(fù)荷可分為：小負(fù)荷：負(fù)載＜3t；中負(fù)荷：負(fù)載3－5t；大負(fù)荷：負(fù)載＞5t。</p><p>　　根據(jù)不同的輸送方式可分為：機(jī)械傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)式，電動(dòng)式，氣動(dòng)式和五的傳輸類型和其他類型。</p><p>　　按照發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的差別能夠分為汽油機(jī)或柴油機(jī)兩種。</p><p>　　瀝青路面修補(bǔ)車的適用范圍：</p><p>　　1）高等級(jí)瀝青路面

12、公路里程在300km以上，適合使用自行式大型瀝青路面修補(bǔ)車；</p><p>　　2）自行式瀝青路面維修車輛用的公路里程中高等級(jí)瀝青路面維護(hù)200 ~ 300公里；</p><p>　　3）高等級(jí)瀝青路面在200公里以內(nèi)的公路里程適合步走式微型瀝青修補(bǔ)汽車；</p><p>　　4)瀝青路面維修一般適合小尺寸的自走式的瀝青路面瀝青路面維修修理車和拖車。</p&

13、gt;<p>　　主要結(jié)構(gòu)：基本的車輛，電力設(shè)備，傳輸系統(tǒng)，準(zhǔn)備和提供混合裝置，設(shè)備，操作和控制機(jī)器等。</p><p>　　圖1-2瀝青道路修補(bǔ)車結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1）基礎(chǔ)車：包含底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)、副車架、駕駛室。提供職員乘坐、裝載所用的配置裝配；</p><p>　　2）動(dòng)力設(shè)備：包括發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、液壓泵、瀝青泵、水泵等；</p&

14、gt;<p>　　3）材料制備設(shè)備：包括裝運(yùn)瀝青罐，油艙，水艙，混合罐，攪拌器等；</p><p>　　4）設(shè)備：主要破碎，采礦，壓實(shí)，噴涂，清洗，加熱設(shè)備。</p><p>　　1.2 電液系統(tǒng)在瀝青道路修補(bǔ)車上的應(yīng)用</p><p>　　電液比例控制系統(tǒng)在1880年早期開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)于機(jī)械工程行業(yè)，當(dāng)前已廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)中。</p>&

15、lt;p>　　電液比例技術(shù)應(yīng)用于建筑機(jī)械，消除了復(fù)雜、巨大的液壓信號(hào)傳輸線路和電信號(hào)它不僅加緊了系統(tǒng)的反應(yīng)，而且是整個(gè)機(jī)械的動(dòng)力系統(tǒng)控制得更加方便以及靈活。進(jìn)入九十年代后，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)行業(yè)的發(fā)展，電液比例的控制進(jìn)一步的“自動(dòng)化”，電液比例泵和比例泵的利用越來(lái)越多。瀝青道路修補(bǔ)車也不例外使用電液控制技術(shù)。主要優(yōu)點(diǎn)為：</p><p>　?。?）液壓化程度高，整車駕駛及修補(bǔ)作業(yè)采用手持控制盒遙控操作，功能齊

16、全、工作效率高、運(yùn)行定位準(zhǔn)確。</p><p>　　（2）液壓系統(tǒng)選用定量供油，電液比例多路閥控制。結(jié)構(gòu)緊湊，便于裝卸與使用維護(hù)，運(yùn)行時(shí)能量損失小。</p><p>　?。?）系統(tǒng)具有平衡、緩沖、回油、過(guò)濾和冷卻等措施，提高了液壓系統(tǒng)乃至整車的安全性和可靠性。</p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容及目的</p><p>　　瀝青道路修

17、補(bǔ)車主要為公路瀝青路面日常小修養(yǎng)護(hù)的多功能專用工作車，用來(lái)及時(shí)修補(bǔ)瀝青路面小面積損壞，如車轍、擁包等。還可用于公路其它設(shè)施的維護(hù)，如交通工程設(shè)施的清洗、除雪、清掃路面、剪除雜草、噴灑藥劑、栽植和修正花草樹(shù)木等。</p><p>　　本系統(tǒng)以瀝青路面修補(bǔ)車為實(shí)物模型，主要研究電液系統(tǒng)控制技術(shù)，內(nèi)容包括：</p><p>　?。?）液壓系統(tǒng)，作為動(dòng)力系統(tǒng)；</p><p&g

18、t;　?。?）PLC,作為控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了整機(jī)的運(yùn)作。</p><p>　　為了使我們能夠快速的融入社會(huì)，必須以實(shí)物為模型，使用自動(dòng)化行業(yè)常用的控制器及控制方法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和研究，從而迎合社會(huì)的需求，達(dá)到鍛煉的目的。</p><p>　　PID控制器由一個(gè)比例積分（P），（我）和微分（D）。輸入和輸出的E（t）u（t）的關(guān)連：</p><p>　　u(t)=kp[e

19、(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] </p><p>　　式中積分的上下限分別是0和t</p><p>　　所以其傳遞函數(shù)：G（s）= U（S）/E（s）＝Kp [ 1 + 1 /（Ti *）+ TD]</p><p>　　鈦：TD：在微分時(shí)間常數(shù)的比例系數(shù)；KP：在積分時(shí)間常數(shù)的比例系數(shù)。</p><p>　　圖1-3

20、 PID示意圖</p><p>　　第二章 修補(bǔ)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 液壓原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　與其他傳動(dòng)形式相比，液壓傳動(dòng)具備下列長(zhǎng)處： </p><p>　　1、液壓傳動(dòng)各種元件可以按需要靈活、方便地進(jìn)行布置。 </p><p>　　2、質(zhì)量輕、體積小、反應(yīng)速度快、運(yùn)動(dòng)慣性小。

21、 </p><p>　　3、自動(dòng)控制方便，可實(shí)現(xiàn)較大范圍的調(diào)速。 </p><p>　　4、能自動(dòng)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。 </p><p>　　5、一般工作介質(zhì)為采用礦物油，自行潤(rùn)滑，延長(zhǎng)了壽命。 </p><p>　　6、較易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　7、較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)器，采用電液控制，即可實(shí)現(xiàn)較高程度的自動(dòng)化控

22、制過(guò)程，也可方便實(shí)現(xiàn)遙控。</p><p>　　由于修補(bǔ)車的工作要求，靈活多變，需要穩(wěn)定的動(dòng)力支撐，故選用液壓傳動(dòng)。</p><p>　　瀝青道路修補(bǔ)車結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。結(jié)構(gòu)由定量葉片供油；整車行走驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向由液壓馬達(dá)執(zhí)行；整車13個(gè)動(dòng)作分別由兩組多路換向閥控制；此外系統(tǒng)設(shè)置有回油冷卻器、回油過(guò)濾器用于油冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)。</p><p>　　1-抬舉機(jī)構(gòu)；2-壓路

23、機(jī)構(gòu)；3-乳化瀝青容器；4-燃料罐；5-鼓風(fēng)機(jī)；6-儲(chǔ)料倉(cāng)；</p><p>　　7-料倉(cāng)門(mén)；8-耙爪；9-加熱板；10-螺旋輸送器；11-廢料箱</p><p>　　圖2-1 本系統(tǒng)瀝青道路修補(bǔ)車結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　本液壓系統(tǒng)有液壓油泵供油，系統(tǒng)的執(zhí)行器有整車的行走驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；壓路機(jī)的舉起、料倉(cāng)門(mén)分別由獨(dú)立的液壓缸驅(qū)動(dòng)；耙把、廢料箱、螺旋輸送由

24、兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)；加熱部分傾斜（2個(gè)）、橫移、升降、旋轉(zhuǎn)分別由獨(dú)立的液壓缸控制。共計(jì)13個(gè)動(dòng)作功能的15個(gè)執(zhí)行器。所有執(zhí)行器有兩組多路換向閥控制，每個(gè)多路換向閥均為帶有流量調(diào)節(jié)功能的三位六通電液比例換向并采用并聯(lián)油路，在實(shí)現(xiàn)方向控制的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行器的調(diào)速和幾個(gè)執(zhí)行器的同時(shí)動(dòng)作，而多路閥設(shè)置的溢流閥則用于設(shè)定系統(tǒng)的工作壓力，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。系統(tǒng)設(shè)有回油冷卻器以及回油過(guò)濾器，用于冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)的液壓油。</p><p

25、>　　選用ATUO CAD進(jìn)行液壓原理圖設(shè)計(jì)，AutoCAD Electrical版本具有液壓元件庫(kù)，如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 Auto CAD Electrical</p><p>　　選擇液壓元件庫(kù)，如圖2-3所示，可以進(jìn)行液壓元件選擇。</p><p>　　圖2-3 軟件液壓元件庫(kù)</p><p>　　根據(jù)系

26、統(tǒng)的功能要求以及各種元件的使用手冊(cè)繪制液壓原理圖，如圖2-4所示</p><p>　　圖2-4 系統(tǒng)液壓原理圖</p><p>　　2.2 液壓器件的選擇</p><p>　　1、液壓系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的組成</p><p>　　液壓系統(tǒng)是以油為工作介質(zhì)，整個(gè)配置的壓力油能夠通過(guò)控制閥以及其他的配件運(yùn)行液壓執(zhí)行器。液壓系統(tǒng)的基本構(gòu)成：由能源元件（油）

27、，執(zhí)行機(jī)構(gòu)（液壓馬達(dá)或油缸），控制元件（閥）以及工作介質(zhì)等組成，如圖2-5所示：</p><p>　　圖2-5 典型液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　2、液壓泵的選擇</b></p><p>　　液壓泵是液壓元件供應(yīng)加壓液體的液壓傳動(dòng)。其主要性能就是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能力量。圖2-6中為單柱塞泵的原理，凸輪是由馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的，當(dāng)凸輪推動(dòng)柱

28、塞朝上運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞和缸密封構(gòu)成的容積減小，從密封油體積的排出需要通過(guò)止回閥擠出。當(dāng)凸輪部的轉(zhuǎn)動(dòng)，以減小的曲線，該彈簧迫使活塞向下，一定程度的真空，在大氣壓下進(jìn)入密封容積的罐中的油。凸輪柱塞不斷向上提升，密封容積周期性地減小和增大，不斷吸收和排泄油泵。</p><p><b>　　圖2-6液壓泵</b></p><p>　　液壓泵的工作原理是運(yùn)動(dòng)帶來(lái)泵腔容積的變化，從而

29、壓縮流體使流體具有壓力能。必須有泵腔體積變化的條件下的密封。</p><p>　　常用液壓泵的種類： </p><p>　　1、按流量是否可調(diào)節(jié)可分：變量泵和定量泵。 </p><p>　　2、輸出流量可與變量泵根據(jù)需要調(diào)節(jié)，流量不能調(diào)節(jié)的定量泵。 </p><p>　　3、壓力機(jī)液壓體統(tǒng)中經(jīng)常用的泵結(jié)構(gòu)大致可以分類為：葉片泵，齒輪泵和柱塞泵

30、三種。 </p><p>　　小齒輪泵，構(gòu)造比較簡(jiǎn)陋，對(duì)油的干凈程度要求不嚴(yán)格，價(jià)格便宜；但泵軸在受不平衡力的情況下，磨損較慘重，泄漏比較大。 </p><p>　　葉片泵由雙作用葉片泵單作用葉片泵。此泵流量比較均勻，噪音少，效率還高的齒輪泵的壓力和體積，要比齒輪泵結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。</p><p>　　活塞泵效率高，漏電流小，能承受較大的工作壓力，主要用于大功率液壓系統(tǒng)

31、；但結(jié)構(gòu)繁雜，原料和加工要求精度較高，代價(jià)高，對(duì)油的干凈度要求很高。</p><p>　　考慮到瀝青道路修補(bǔ)車的液壓系統(tǒng)需要較大的動(dòng)力，并且需要穩(wěn)定的輸出，對(duì)噪音沒(méi)有太大的要求，故選用齒輪泵，由表2-1選得GJCB-40型液壓泵。</p><p>　　表2-1 液壓泵型號(hào)參數(shù)表</p><p><b>　　3、液壓缸的選擇</b></p

32、><p>　　液壓缸就是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，做直線往返活動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓實(shí)行器。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。使用它來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以從減速器取出，并無(wú)傳動(dòng)的間隙，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，所以被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中。液壓缸輸出以及活塞的面積和兩側(cè)的差壓是液壓缸的比例；大體都是由活塞桿和活塞，缸體和缸蓋，密封、緩沖和排氣裝配。緩沖裝配和排氣裝置按照詳細(xì)的應(yīng)用場(chǎng)合，其他設(shè)備是不可或缺的。如圖2-7所示：</p>

33、;<p>　　圖2-7液壓缸示意圖</p><p><b>　　1.活塞式</b></p><p>　　僅有一種單桿液壓缸活塞桿。如圖2-8所示就是一種單活塞的液壓缸。兩端的進(jìn)出油口A和B出口通過(guò)壓力油或回油，來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，所以被稱為雙作用氣缸。 </p><p><b>　　2.柱塞式</b></p

34、><p>　?。?）柱塞式液壓缸它是一種單作用的液壓缸，其只可以達(dá)成活動(dòng)的目標(biāo)，柱塞或柱塞返回取決于外部的重量；</p><p>　?。?）不支持柱塞和缸套單獨(dú)觸摸，這種襯板加工容易，所以適合于長(zhǎng)行程液壓缸；</p><p>　?。?）活塞的工作壓力，所以它必須具有足夠的剛度；</p><p>　　（4）柱塞重量通常較大，由于重量容易橫放而垂下，

35、造成某一方面的密封和引導(dǎo)磨損，所以垂直行使更有利。 </p><p><b>　　3.伸縮式</b></p><p>　　有兩個(gè)或兩個(gè)以上的階段，伸縮式液壓缸活塞降序排列出了風(fēng)格，為了負(fù)載伸縮液壓缸活塞縮回它一般是從小到大。它可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的行程，收縮長(zhǎng)度短，結(jié)構(gòu)更緊湊。這樣的缸中常用的工程機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械。 </p><p><b>　

36、　4.擺動(dòng)式</b></p><p>　　液壓缸的輸出扭矩，以及實(shí)現(xiàn)其往復(fù)運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器，也被稱為擺動(dòng)式液壓馬達(dá)。一個(gè)單一的刀片和雙面刀片形式。的定子固定于缸體，而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)入口的方向，轉(zhuǎn)子葉片會(huì)采取行動(dòng)的往復(fù)振動(dòng)。</p><p>　　考慮到瀝青道路修補(bǔ)車的液壓系統(tǒng)的需要，選用IN-32X900ST-W-RP柱塞式液壓缸。</p><p>

37、;<b>　　4.液壓閥的選擇</b></p><p>　　液壓閥（如圖2-8所示）是一種用于自動(dòng)化控制元件的液壓油，它是由液壓閥及液壓油的控制，通常是用電磁閥組合使用，可用于遠(yuǎn)程控制站的油，氣，水管道系統(tǒng)的切換，也常用于夾緊、控制、潤(rùn)滑等油路。</p><p>　　圖2-8液壓閥示意圖</p><p>　　用于控制液壓流體的壓力，流量和方向的

38、元件?？刂茐毫凶鰤毫刂崎y，控制故障的被叫做方向控制閥，控制流量的被稱作流量控制閥。</p><p>　　按用途分可以溢流閥﹑減壓閥和順序閥：</p><p>　?。╝）溢流閥控制液壓系統(tǒng)的一個(gè)恒定的恒定壓力狀態(tài)。主要用來(lái)過(guò)載保護(hù)安全閥。如果發(fā)生了故障，壓力升到了極限，安全閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)且溢出，進(jìn)而保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性。</p><p>　　(b)減壓閥的分支電路控

39、制穩(wěn)定的壓力比主電路的機(jī)油壓力低。減壓閥作為控制壓力差異，又分為定差常減壓閥和比例減壓閥。</p><p>　　(c)順序閥能行使一個(gè)執(zhí)行元件的動(dòng)作，然后順序執(zhí)行元件。</p><p>　　調(diào)節(jié)閥口面積和流動(dòng)的局部阻力之間通過(guò)閥體的監(jiān)管，來(lái)控制執(zhí)行元件的速度，流量控制閥根據(jù)其用途可分為五種類型。</p><p>　?。?）節(jié)流閥的節(jié)流孔面積，其被設(shè)置在壓力變化均勻的

40、小負(fù)荷運(yùn)動(dòng)要求不高的速度基本上保持穩(wěn)定組件的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）變化的負(fù)載壓力控制閥時(shí)，在節(jié)氣門(mén)閥的壓力降，可以保持一個(gè)恒定值。因此，在節(jié)流后被設(shè)置，不管如何控制閥的負(fù)載壓力的變化，可以保持恒定的流量通過(guò)節(jié)流閥，使致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)速度和穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）分流閥不管負(fù)載多少，能夠在相等油源的等效交通分流閥或者同步閥使兩個(gè)致動(dòng)器，可按比例分配比例分流閥。</p

41、><p>　　（4）相反的集流閥和旁通閥，流入閥總成比例。</p><p>　　（5）分流閥分流閥和流量閥的兩種功能。</p><p>　　根據(jù)其用處可分為換向閥和單向閥。單向閥：只容許流體在管子中單向連接，反向則割斷。閥：改變不同的管道通過(guò)，破碎的關(guān)系，根據(jù)在閥體內(nèi)的閥芯在工作位置數(shù)的兩個(gè)，兩個(gè)，三，四的控制下的通道數(shù)，五通過(guò)；根據(jù)閥芯驅(qū)動(dòng)方式可以分為手動(dòng)，電動(dòng)，液壓

42、馬達(dá)等。圖2為三位四通的換向閥原理。O為回油口。P油口，A，B導(dǎo)致的輸出端口執(zhí)行元件。</p><p>　　根據(jù)瀝青道路修補(bǔ)車對(duì)流量的要求，本系統(tǒng)選用34SH-L20H-T三位四通的換向閥。</p><p>　　5.其他輔助元件的選擇</p><p>　　油過(guò)濾器（如圖2-9所示）：液壓油雜質(zhì)會(huì)因?yàn)榻?jīng)常包含相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的磨損液壓components of皆逐滑閥，即

43、the端口，運(yùn)行可靠性of the system greatly reduced。以及具有一定的精密過(guò)濾器，液壓系統(tǒng)的正常操作是安裝in the system，to ensure that the necessary means。the濾波精密油過(guò)濾器是過(guò)濾雜質(zhì)顆粒的最小CAN remove the size，with a直徑Das the size of名義說(shuō)，according to the divided into精密can be

44、粗油過(guò)濾器（d＜100）普通油過(guò)濾器（d＜10），精細(xì)油過(guò)濾器（d＜5），超精細(xì)濾油裝配（D 1）。</p><p>　　圖2-9濾油器示意圖</p><p>　　濾油器正常被安設(shè)在泵的吸入，來(lái)保護(hù)泵和液壓元件，防止吸入污濁的雜質(zhì)，能夠高效地控制液壓體系的干凈程度。</p><p>　　返回液壓油過(guò)濾器，油過(guò)濾器，過(guò)濾器的液壓體系和金屬顆粒磨損元素，導(dǎo)致心臟密封污染

45、物的回油箱，來(lái)保持它的干凈。</p><p>　　安全閥（如圖2-10所示）：按照體系工作壓力自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉，大概安置在設(shè)備或者管道安全保護(hù)系統(tǒng)的封閉系統(tǒng)。</p><p>　　當(dāng)配置或管道內(nèi)壓力超過(guò)的集泄壓閥，溢流閥自動(dòng)打開(kāi)，保證設(shè)備和管道介質(zhì)壓力作用下壓力的設(shè)置，防備設(shè)備管道工程，來(lái)防止事項(xiàng)的發(fā)生，減少損失。</p><p>　　圖2-10安全閥示意圖</

46、p><p>　　壓力表（如圖2-11所示）：在彈性敏銳元件和壓力的轉(zhuǎn)變而形成彈性變形的機(jī)械式壓力表。機(jī)械壓力表采用彈簧管，膜片，膜盒、波紋管等敏感元件根據(jù)這。測(cè)得的壓力通常被視為相對(duì)壓力。一般相對(duì)根據(jù)大氣壓力。壓力下的彈性變形在培養(yǎng)基中的彈性元件，齒輪傳動(dòng)部分夸大，壓力會(huì)顯示出類似大氣壓的相對(duì)值。</p><p>　　圖2-11壓力表示意圖</p><p>　　第三章

47、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 控制方案</b></p><p>　　首先在典型的控制器（傳統(tǒng)的模擬電路控制、PLC電路控制、單片機(jī)電路控制和計(jì)算機(jī)控制）中選用PLC控制系統(tǒng)。因?yàn)镻LC變成比較簡(jiǎn)單，采用類似繼電器控制系統(tǒng)圖的梯形圖語(yǔ)言，易學(xué)易懂，而且，PLC有較強(qiáng)的可靠性和抗震、防潮、耐熱等能力。</p><p>　　本

48、文以西門(mén)子PLC（S7- 200）為控制核心，結(jié)合模擬量輸入輸出、電磁閥、壓力傳感器、變頻器及上位工控機(jī)等，設(shè)計(jì)瀝青道路修補(bǔ)車電液比例控制系統(tǒng)。其中人機(jī)界面替代傳統(tǒng)控制按鈕面板，節(jié)省了面板空間，并能詳細(xì)的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　系統(tǒng)運(yùn)行說(shuō)明：上位機(jī)（人機(jī)界面）與PLC通訊，并對(duì)S7-200進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)和運(yùn)行控制；

49、人機(jī)界面里的按鈕控制各電磁閥來(lái)使得各液壓缸和液壓馬達(dá)運(yùn)行；壓力傳感器將應(yīng)力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為0-5V模擬量信號(hào)，并發(fā)送到PLC模擬量輸入口；PLC的數(shù)據(jù)被用來(lái)計(jì)算PID（比較設(shè)定值和實(shí)際值），輸出模擬信號(hào)到變頻器fr-d700控制；變頻器收到開(kāi)啟和模擬的信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)液壓油泵電機(jī)運(yùn)行，從而保證系統(tǒng)液壓穩(wěn)定。</p><p>　　3.2 控制電路硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　1.PLC簡(jiǎn)介及選型&l

50、t;/p><p>　　PLC（可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器），它選用一種可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其里面存儲(chǔ)程序來(lái)實(shí)行邏輯運(yùn)算和次序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等用戶的指令，進(jìn)而通過(guò)數(shù)字或模擬輸入/輸出來(lái)控制各個(gè)類型的機(jī)械或者生產(chǎn)過(guò)程。</p><p><b>　　2.PLC工作階段</b></p><p>　　當(dāng)可編程邏輯控制器投放到運(yùn)轉(zhuǎn)中，其過(guò)程大概分為

51、三個(gè)階段，也就是輸入采樣，用戶程序的實(shí)行和輸出革新等階段。實(shí)現(xiàn)三階段也就稱為一個(gè)掃描周期。在全體過(guò)程中，可編程邏輯控制器CPU以一定的掃描速度反復(fù)實(shí)行以上三個(gè)階段。</p><p><b>　　3.西門(mén)子PLC </b></p><p>　　德國(guó)西門(mén)子自動(dòng)化的可編程控制器（如圖3-2所示），在我國(guó)的利用十分普遍，在冶金領(lǐng)域、化工領(lǐng)域，印刷生產(chǎn)線等。西門(mén)子集團(tuán)的品種包含

52、標(biāo)記，S7-400，S7-300，S7-200，產(chǎn)業(yè)匯集，工業(yè)軟件等。西門(mén)子S7系列PLC的小型，飛快，具有匯集通信本領(lǐng)，因此，公用更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC品種可以分為微型PLC（如200系列），PLC的規(guī)模的技能要求（300系列），高性能PLC（400系列）。</p><p>　　圖3-2 西門(mén)子PLC示意圖</p><p>　　S7-200系列（如圖3-3所示），是一個(gè)微型可編

53、程的控制器，能夠應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，在各種場(chǎng)合的監(jiān)測(cè)和控制。S7-200系列極其強(qiáng)大的功能使其能夠獨(dú)立運(yùn)作，并且能夠達(dá)到繁雜的控制能力。所以S7-200系列具備很高的代價(jià)。</p><p>　　圖3-3 S7-200圖</p><p>　　S7-200系列在分布式自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其重要的作用。操縱范疇包含從替代繼電器的輕易控制到更加復(fù)雜的自動(dòng)化。應(yīng)用領(lǐng)域非常普遍，覆蓋全部與自

54、動(dòng)檢測(cè)，產(chǎn)業(yè)與民用范疇的自動(dòng)控制，包含機(jī)床，電力設(shè)施，機(jī)械，環(huán)保設(shè)施等。如：研磨機(jī)，印刷機(jī)，沖壓機(jī)，橡膠機(jī)械，中央空調(diào)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等。（如圖3-4所示）</p><p>　　圖3-4 S7-200應(yīng)用擴(kuò)展圖</p><p>　　本瀝青道路修補(bǔ)車電液比例控制系統(tǒng)由壓力傳感器輸入、急停按鈕、變頻器1報(bào)警等4個(gè)輸入點(diǎn)，變頻器電源、變頻器啟動(dòng)、運(yùn)行指示燈等31個(gè)輸出項(xiàng)組成，根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，需要

55、的的擴(kuò)展模塊，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間等，該系統(tǒng)采用CPU 224xp，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，168個(gè)數(shù)字I / O或38模擬I / O 20K字節(jié)的程序和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間，最大的擴(kuò)大到6個(gè)獨(dú)立高速計(jì)數(shù)器，2為高速脈沖輸出，RS485通訊/編程端口2，和PPI協(xié)定，MPI通信協(xié)議和溝通本領(lǐng)的路徑。這個(gè)機(jī)械還可以添加各種各樣的功能，如I / O模擬內(nèi)置，數(shù)字控制，PID自整定功能，診斷LED線性陡坡脈沖，指令，數(shù)據(jù)紀(jì)錄和計(jì)算功能。與I / O和控制能

56、力強(qiáng)的模擬，新的CPU。大多用于控制系統(tǒng)提出了更高的需求，較多的輸入或輸出點(diǎn)的容量的擴(kuò)展板塊，更快和更強(qiáng)大的綜合性的特別功用。一些復(fù)雜的，完全可以適應(yīng)中小型控制系統(tǒng)。接線圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 CPU 224 接線圖</p><p><b>　　4.變頻器簡(jiǎn)介</b></p><p>　　變頻器是操縱變頻技能與微電子技

57、術(shù)，電氣控制配置的工作頻率扭轉(zhuǎn)機(jī)電功率控制交流電機(jī)。整流器（DC），在主逆變器和整流器（濾波器，直流到交流），制動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元，檢測(cè)單元微處理單元。經(jīng)過(guò)扭轉(zhuǎn)電電壓的頻率來(lái)達(dá)成這一目標(biāo)，根據(jù)機(jī)電的真實(shí)需求，他們需要的供電電壓，從而節(jié)省了能源，目的，除了速度控制，特殊的保護(hù)功能的驅(qū)動(dòng)程序，如過(guò)流，過(guò)壓，過(guò)載保護(hù)。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，逆變器被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　系統(tǒng)采用三菱FR-D700系列變頻

58、器控制機(jī)電，接線圖如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 FR-D700系列變頻器功效圖</p><p><b>　　5.人機(jī)界面</b></p><p>　　人機(jī)界面是媒體界面和消費(fèi)者之間的訊息互換，達(dá)成內(nèi)部方式和人類信息承受方式之間的轉(zhuǎn)變。凡參與人機(jī)信息交換領(lǐng)域的被稱為人機(jī)界面。</p><p>　　與可編程

59、控制器，伺服啟動(dòng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，變頻器，儀器，工業(yè)控制設(shè)施，利用顯示，使用輸入設(shè)備（如鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，觸摸屏）寫(xiě)入?yún)?shù)或輸入操作指令集，數(shù)字設(shè)備實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器之間的信息交互。 </p><p>　　人機(jī)界面（HMI）組件和產(chǎn)物的工作道理：HMI產(chǎn)品的硬件和軟件組件。硬件：包含一個(gè)處理器，一個(gè)顯示、輸入單元，通訊接口和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等。由處理器確定HMI產(chǎn)品的性能水平，核心單元的人機(jī)界面。按照人機(jī)界面產(chǎn)物的不同層次，分別為8個(gè)處

60、理器，16位，32位處理器。HMI軟件一般分為兩個(gè)部分，即編織軟件的PC機(jī)屏幕上（如jb-hmi組態(tài)軟件）對(duì)人機(jī)界面的硬件運(yùn)轉(zhuǎn)和操作系統(tǒng)軟件。用戶必須提供“項(xiàng)目文件”第一次使用HMI組態(tài)軟件，然后通過(guò)PC機(jī)串口通信和人機(jī)界面產(chǎn)品出口，準(zhǔn)備好“程序文件”下載到人機(jī)界面處理器，運(yùn)行。</p><p>　　本系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)DOP-A系列觸摸屏（如圖3-7所示）,性價(jià)比高、功能強(qiáng)大：7寸LCD；65536色TFT；640

61、X 480 像素；內(nèi)置為7MB Flash ROM；支持USB Host，可外接U盤(pán)、打印機(jī)；USB 1.1高速下載計(jì)劃流程，3組通端口，最多可以16個(gè)國(guó)家的語(yǔ)言畫(huà)面設(shè)計(jì)；符合IP65 & NEMA4規(guī)格，通過(guò)CE & UL認(rèn)證。（如圖3-8所示）</p><p>　　圖3-7 臺(tái)達(dá)DOP-A系列觸摸屏示意圖</p><p>　　圖3-8觸摸屏安裝圖及端口示意圖</p

62、><p>　　6.電路原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　本瀝青道路修補(bǔ)車電液比例控制系統(tǒng)由壓力傳感器輸入、急停按鈕、變頻器1報(bào)警等4個(gè)輸入點(diǎn)，變頻器電源、變頻器啟動(dòng)、運(yùn)行指示燈等31個(gè)輸出項(xiàng)組成，對(duì)PLC的I/O點(diǎn)進(jìn)行分配，具體如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 PLC輸入輸出地址分配表</p><p>　　AUTOCAD電氣（以下

63、簡(jiǎn)稱ACE）是電氣控制移動(dòng)機(jī)械的或產(chǎn)品研發(fā)的產(chǎn)品。</p><p>　　主界面如圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9 AutoCAD Electrical繪圖界面</p><p>　　設(shè)計(jì)的電氣控制原理圖如圖3-10所示：</p><p>　　圖3-10電氣原理圖</p><p>　　3.3 控制程序設(shè)計(jì)&l

64、t;/p><p><b>　　1.PLC程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　STEP 7編程軟件大多用于西門(mén)子系列產(chǎn)品（SIMATIC S7，M7，C7）和基于PC的WinAC，是一套準(zhǔn)確的器材，編程和參數(shù)的監(jiān)測(cè)，西門(mén)子，是工業(yè)軟件的重要組成部分。</p><p>　　其主要功能如下：硬件裝配和參數(shù)設(shè)置，編程，通訊設(shè)備，測(cè)試，操控和文件診斷的作用

65、。</p><p>　　MPI接口RS-232C和PLC的PC / MPI適配器銜接到計(jì)算機(jī)的步驟7。通信速率的計(jì)算機(jī)方面19.2kbit/s或38.4kbit/s，通訊速度PLC側(cè)為19.2kbit／s~ 1.5Mbit /秒。除了PC適配器，也需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電纜。</p><p>　　圖3-11 STEP7 V4.0編程軟件界面</p><p>　　

66、本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要以PID閉環(huán)控制為主，PLC程序設(shè)計(jì)按照功能主要分為以下MAIN、SBR_0和INT_0三段：（a）主程序主要含啟動(dòng)、停止和運(yùn)行邏輯控制段，（b）子程序SBR_0主要功能是PID參數(shù)輸入，（c）中斷程序是PID部分</p><p><b>　　具體如下：</b></p><p>　　（a）主程序主要含啟動(dòng)、停止和運(yùn)行邏輯控制段，具體程序如下：<

67、/p><p>　?。╞）子程序SBR_0主要功能是PID參數(shù)輸入，具體程序如下：</p><p>　?。╟）中斷程序是PID部分，具體程序如下：</p><p>　?。╟）子程序SBR_1主要控制各電磁閥：</p><p><b>　　2.觸摸屏程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)DOP

68、-B系列觸摸屏。臺(tái)達(dá)公司供應(yīng)免費(fèi)的觸摸屏編程軟件Screen Editor下載，軟件詳細(xì)使用法見(jiàn)《DOP/TP系列人機(jī)界面應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)》。圖3-11為編程軟件主界面：</p><p>　　圖3-11 Screen Editor主界面</p><p>　　按照功能進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖3-12：</p><p>　　圖3-12 人機(jī)界面設(shè)計(jì)圖</p>&

69、lt;p>　　觸摸屏中元件與應(yīng)PLC位存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)如表3-2所示：</p><p>　　表3-2 觸摸屏對(duì)應(yīng)PLC位表</p><p><b>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1 硬件調(diào)試</b></p><p>　　電氣硬件系統(tǒng)首先按照檢測(cè)電路圖有無(wú)錯(cuò)誤，檢

70、測(cè)接線后進(jìn)行逐步上電。其中PLC與人機(jī)界面通訊線需要進(jìn)行檢查，以免造成通訊故障，如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 觸摸屏與S7-200聯(lián)機(jī)線纜</p><p>　　本系統(tǒng)變頻器選擇模擬量控制方式，具體設(shè)置步驟如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p><b>　　4.2 軟件調(diào)試&

71、lt;/b></p><p>　?。?）西門(mén)子PLC程序調(diào)試</p><p>　　系統(tǒng)編程結(jié)束后，需要到PLC項(xiàng)目里選擇編譯進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，如圖4-3所示。如無(wú)錯(cuò)誤，可以上載程序，并選擇RUN進(jìn)行在線監(jiān)控。</p><p>　　圖4-3 S7-200程序編譯</p><p>　?。?）人機(jī)界面程序調(diào)試</p><p&g

72、t;　　人機(jī)界面編程完成后，需要進(jìn)行編制檢查錯(cuò)誤，在工具選項(xiàng)欄里，如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 人機(jī)界面程序編譯</p><p>　　完成編譯后可以進(jìn)行模擬運(yùn)行，模擬運(yùn)行界面如圖4-5所示：</p><p>　　圖4-5 人機(jī)界面模擬運(yùn)行</p><p><b>　　第五章 總結(jié)展望</b></

73、p><p>　　通過(guò)對(duì)本論題的設(shè)計(jì)研究，我更堅(jiān)信了科學(xué)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的作用了，因此，唯有用科學(xué)技術(shù)來(lái)武裝自己，才能為社會(huì)，為個(gè)人創(chuàng)造出最大的效益。</p><p>　　本論題研究的瀝青道路修補(bǔ)車，是液壓系統(tǒng)為動(dòng)力的，PLC控制的電液比例系統(tǒng)，具有穩(wěn)定的工作能力，受環(huán)境影響較小，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，便利了人們的日常生活，是一個(gè)具有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)。本次的設(shè)計(jì)，是技術(shù)的產(chǎn)物，是我們共同努力

74、的產(chǎn)物，但也遇到了很多問(wèn)題，比如說(shuō)思維不夠嚴(yán)謹(jǐn)，系統(tǒng)有欠缺等，種種的問(wèn)題困擾著我們的設(shè)計(jì)，但最終在老師、同學(xué)們的幫助下，這些問(wèn)題被一一解決了，從中我也認(rèn)識(shí)到了自身的不足，認(rèn)識(shí)到了個(gè)人的力量是有限的，團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。</p><p>　　今后，我要更多的學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，虛心求教，不斷地用技術(shù)來(lái)武裝自己，并且增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，集中大家的力量，去完成每一項(xiàng)任務(wù)，做到事半功倍。并且，努力創(chuàng)新，做到學(xué)以致用，用所

75、學(xué)的知識(shí)，為社會(huì)創(chuàng)造出更多的財(cái)富，為人們創(chuàng)造出更多的便利。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)這幾個(gè)月來(lái)收獲頗豐，讓我對(duì)書(shū)本上的知識(shí)有了更深的理解，也讓我把書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)更好的應(yīng)用到實(shí)際上來(lái)。這些對(duì)于我以后的工作或?qū)W習(xí)都將會(huì)起到很大的促進(jìn)作用！</p><p>　　具體的來(lái)說(shuō)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我知道了如何從接

76、到一個(gè)新課題到一步一步分析，提出解決方案。再執(zhí)行提出的方案，最后形成成果。也知道了如何在遇到難題時(shí)調(diào)動(dòng)自己的知識(shí)儲(chǔ)備來(lái)分析解決難題。還讓我知道了怎樣獲取想要的急需的信息和知識(shí)。</p><p>　　在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我學(xué)會(huì)運(yùn)用CAD、STEP 7等軟件，并完成了所要完成的任務(wù)。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中最應(yīng)該感謝的是我們的指導(dǎo)老師！這幾個(gè)月來(lái)老師一直不辭辛苦的耐心的給我們指導(dǎo)、講解，給我們演示，多方面給予我們支持。在他的幫

77、助下，我克服了設(shè)計(jì)中遇到許多難題，也少走了許多彎路。從老師身上我們不僅僅是獲取到專業(yè)知識(shí)，更重要的是我們學(xué)到了誨人不倦、盡職盡業(yè)、一絲不茍的工作態(tài)度，這對(duì)一個(gè)工科學(xué)生來(lái)說(shuō)是非常寶貴的！同學(xué)們也給了我很大的幫助和啟發(fā)，在此一并對(duì)他們表示深切的謝意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．新版第5

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