工程機械控制器及控制技術(shù)研究論文
摘 要：工程機械的控制器是整個(gè)機械的核心部位，它采集工程機械各個(gè)部位的工作狀態(tài)，對工程機械下一步的活動(dòng)進(jìn)行控制，所以一定要保證控制器的靈活性，避免控制失效造成安全事故。通過(guò)分析工程機械的控制器和控制技術(shù)的發(fā)展現狀，分析控制器的組成和控制原理
關(guān)鍵詞：機械理論論文
摘要：工程機械的控制器是整個(gè)機械的核心部位，它采集工程機械各個(gè)部位的工作狀態(tài)，對工程機械下一步的活動(dòng)進(jìn)行控制，所以一定要保證控制器的靈活性，避免控制失效造成安全事故。通過(guò)分析工程機械的控制器和控制技術(shù)的發(fā)展現狀，分析控制器的組成和控制原理，加強新型控制技術(shù)例如以太網(wǎng)現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)、嵌入式軟PLC控制技術(shù)、工程機械液壓系統動(dòng)力匹配控制技術(shù)在控制器中的應用。
關(guān)鍵詞：工程機械；控制器；智能化；控制技術(shù)
中圖分類(lèi)號：U415.5文獻標識碼：B文章編號：1672-545X（2015）11-0182-03
作者簡(jiǎn)介：楊文剛（1980-），男，山西太原人，研究生，碩士，講師，從事工程機械控制系統研究和自動(dòng)控制系統研究
近年來(lái)，隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程機械的控制器由原本的電路控制器逐漸轉變?yōu)榭删幊炭刂破�，使工程機械的智能控制能力和數據處理能力得到了極大的提高，工程機械也進(jìn)入了全新的發(fā)展領(lǐng)域。智能化控制器和新型控制技術(shù)應用，例如以太網(wǎng)現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)、嵌入式軟PLC控制技術(shù)、工程機械液壓系統動(dòng)力匹配系統控制技術(shù)的應用，使工程機械操作的準確性得到了很大的提高，實(shí)現了對工程機械工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制。本文分析了工程機械控制器的組成以及控制技術(shù)的工作原理，希望可以有效提高工程機械的工作效率，保證工程工作人員的人身安全，促進(jìn)工程建設的發(fā)展。
1工程機械控制器的現狀
工程機械控制器最開(kāi)始只是通過(guò)簡(jiǎn)單的智能系統實(shí)現對機械結構部件的運動(dòng)控制，但是控制效果并不好，不能實(shí)現工程機械的實(shí)時(shí)控制，但是隨著(zhù)工程機械控制器的發(fā)展，逐漸出現了微型控制系統、PLC可編程控制器，促進(jìn)了工程機械的發(fā)展。我國對于工程機械控制器的研究比較晚，所以最開(kāi)始大多應用國外的工程機械控制器。國外的工程機械控制器大多基于PLC的模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但是缺少實(shí)時(shí)的操作系統，例如西門(mén)子、日立、三菱等等，其中微型控制器在工程機械中應用較為廣泛，通過(guò)在微型控制器當中安裝不同控制軟件，應用到不同的工程機械中。工程機械在工作時(shí)，控制器荷載變化比較劇烈，而且工程機械的使用環(huán)境非常惡劣，所以控制器的控制難度非常大。傳統的控制器不能對工程機械的工作狀態(tài)進(jìn)行監控和分析，不能實(shí)現良好的控制效果。我國工程機械的控制器大多使用國外的產(chǎn)品，例如西門(mén)子、力士樂(lè )等等，由于沒(méi)有自主研發(fā)的控制軟件，所以需要進(jìn)行外部采購[1]。智能化可編程控制器的應用使工程機械的可靠性得到了有效地提高，使工程機械的操作和運行更加簡(jiǎn)單和流暢。新型的嵌入式可編程控制器在工程機械上的應用已經(jīng)成為了主流，使工程機械的操作指令更加簡(jiǎn)單，并且現行的工程機械控制器還具有過(guò)載保護的功能，使用起來(lái)更加方便。工程機械控制器和控制技術(shù)在不斷發(fā)展的過(guò)程中形成了一定的標準，在控制器的編程環(huán)境、通信接口以及驅動(dòng)協(xié)議等方面，各個(gè)廠(chǎng)家制造的控制器逐漸實(shí)現了共通，全部實(shí)現了信息化的故障智能檢測，并將GPS與GSM技術(shù)與工程機械控制技術(shù)緊密的結合在了一起，實(shí)現了工程機械的遠程控制、遠程定位、遠程數據傳輸與采集等等，有效地規避了工程機械在運行過(guò)程中的風(fēng)險。對工程機械控制器的研究也逐漸向著(zhù)平臺集中開(kāi)發(fā)調度的方向發(fā)展。
2工程機械控制器的組成及原理
�。�1）控制器的系統硬件組成
控制器系統硬件組成主要有控制模塊、電源模塊、數據傳輸存儲模塊、人機交互模塊和狀態(tài)監測模塊。其中電源模塊對工程機械的控制器進(jìn)行供電，一般連接到工程機械的車(chē)載蓄電池上，電源模塊中有濾波電容，可以減少蓄電池供電的電壓波動(dòng)，限制運行過(guò)程中瞬間電流的產(chǎn)生，使工程機械的運行穩定性更高；控制模塊是整個(gè)控制器的核心，該模塊與工程機械的動(dòng)力系統相連接，實(shí)現工程機械的智能化實(shí)時(shí)控制，并且控制模塊可以通過(guò)串口連接外部設施進(jìn)行智能升級，以此來(lái)適應大部分的工程機械智能控制；人機交互模塊可以顯示每個(gè)控制信息，讓工程機械的控制操作可以在顯示屏上體現出來(lái)[2]。
�。�2）PLC可編程工程機械控制器的工作原理
工程機械控制器的工作原理分為五個(gè)階段，分別是內部信息的處理、與控制器的通信處理、輸入掃描、程序執行、輸出處理等，當工程機械開(kāi)始運行時(shí)，控制器的通信功能啟動(dòng)，實(shí)現對工程機械的通信處理，掃描具體的工作程序，掃描完成后對工程機械發(fā)出具體的工作指令，程序輸出，輸出端連接工程機械的控制部分，實(shí)現工程機械的預編控制。這五個(gè)階段合在一起成為控制器的一個(gè)工作周期，在完成一個(gè)工作周期之后，又重新的執行此工作周期。由于工作周期的長(cháng)短不同，所以對控制器的控制性能要求比較高，如果較長(cháng)的工作掃描時(shí)間就會(huì )導致控制器的響應時(shí)間比較慢，不利于控制器的精準控制�？刂破鲯呙柚芷诘臅r(shí)間等于控制器內部處理時(shí)間與通信傳輸時(shí)間、輸入時(shí)間、程序響應時(shí)間、輸出時(shí)間的總和。每個(gè)控制器的內部處理時(shí)間是固定不變的，通信時(shí)間會(huì )受到網(wǎng)絡(luò )傳輸的影響，程序的響應時(shí)間取決于整個(gè)程序的長(cháng)短，輸入輸出時(shí)間與控制器的存儲狀態(tài)相關(guān)[3]。工程機械的控制器在代碼輸入時(shí)，一定要保證所有的代碼全部符合操作要求，并且也要將定時(shí)中斷等代碼輸入到控制器當中，保證控制器運行的及時(shí)和有效。隨著(zhù)工程機械控制器的發(fā)展，逐漸出現了幾種新型的控制技術(shù)，例如以太網(wǎng)現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)、嵌入式軟PLC控制技術(shù)、工程機械液壓系統動(dòng)力匹配控制技術(shù)等等。這些技術(shù)可以更好的實(shí)現工程機械的實(shí)時(shí)控制，提高了工程機械的工作效率。
3工程機械的控制器的幾種新型控制技術(shù)
�。�1）以太網(wǎng)現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)以太網(wǎng)現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)可以實(shí)現工程機械控制器之間的信息迅速交換，提高工程機械信息交換的可靠性，它通過(guò)超高速的通信功能，實(shí)現工程機械某些不可能達到的控制功能�，F在很多的工程機械制造廠(chǎng)商都在研制適合現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)的控制器，并將這類(lèi)控制器直接應用到工程機械的器件層上。
�。�2）嵌入式軟PLC控制技術(shù)PLC控制技術(shù)的通用性比較強，而且工程機械上的PLC控制系統安裝和后期維護都非常簡(jiǎn)單，有很強的抗干擾能力，但是隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的`發(fā)展，工程機械的具體工作狀況越來(lái)越復雜，傳統的PLC已經(jīng)不能實(shí)現對工程機械故障的實(shí)時(shí)診斷，無(wú)法對工程機械的運行狀態(tài)數據進(jìn)行采集，所以更加智能化的嵌入式軟PLC控制技術(shù)應運而生[4]。該控制技術(shù)的硬件結構是開(kāi)放式的，操作指令比傳統的PLC操作指令更加豐富，而且在控制程序的開(kāi)發(fā)方面變得更加簡(jiǎn)單，使工程機械控制技術(shù)的性?xún)r(jià)比得到了很大的提升�？刂破鲀炔恐饕幚砥鞯膶�(shí)時(shí)計數器由原本的16位逐漸轉化為32位、64位，向著(zhù)多核發(fā)展，使工程機械的控制性能得到了很大的提升。
�。�3）工程機械液壓系統動(dòng)力匹配及控制技術(shù)液壓系統動(dòng)力匹配控制技術(shù)可以有效提高工程機械發(fā)動(dòng)機利用效率，使工程機械的泵在暫時(shí)不使用的情況下，可以將功率分配給其它的泵。當工程機械的負載發(fā)生變化時(shí)，控制器自動(dòng)監測出其變化情況，對功率進(jìn)行分配，保證工程機械的最低能源消耗，并滿(mǎn)足工程機械工作的最大功率[5]。該控制技術(shù)在工程機械中的應用，可以對工程機械的功率進(jìn)行優(yōu)化處理，提高工程機械在各種工作環(huán)境中的適應能力，減少工程機械的作業(yè)強度，使工程機械的操作和使用更加流暢。通過(guò)液壓系統動(dòng)力匹配讓工程機械的各個(gè)部件全部處于合理的運行狀態(tài)，保證了工程機械的使用壽命和運行可靠性，滿(mǎn)足不同環(huán)境的作業(yè)要求。
4結束語(yǔ)
通過(guò)對工程機械控制器發(fā)展現狀和PLC可編程控制器工作原理的研究，分析現有的控制技術(shù)，并提出了幾種新型控制技術(shù)，促進(jìn)控制器和控制技術(shù)的智能化發(fā)展。社會(huì )生產(chǎn)力的發(fā)展需要不斷的對工程機械的性能進(jìn)行優(yōu)化，加強控制器和控制技術(shù)在工程機械中的應用，可以使工程機械運行的更加靈活，以便達到更高的質(zhì)量要求。
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