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壓縮式垃圾車(chē)
PLC
摘要：根據(jù)壓縮式垃圾車(chē)的結(jié)構(gòu)和功能要求，闡述了壓縮式垃圾車(chē)的控制工作流程，對(duì)壓縮式垃圾車(chē)的裝載和卸載工作過(guò)程進(jìn)行控制分析，采用了PLC控制器完成電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了壓縮式垃圾車(chē)填裝器的手動(dòng)及自動(dòng)的雙重控制，提高了垃圾車(chē)裝載效率。
一、簡(jiǎn)述
縮式垃圾車(chē)是通過(guò)液壓系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)來(lái)完成整個(gè)垃圾的壓縮和裝卸過(guò)程，有的是直接操作液壓手動(dòng)閥，有的是用繼電器組成的電控操作盒，其繼電器控制電路偶然故障必然對(duì)垃圾車(chē)的安全性、可靠性和方便性帶來(lái)影響。本文闡述了如何采用小型PLC控制壓縮式垃圾車(chē)實(shí)現(xiàn)作業(yè)過(guò)程。
二、壓縮式垃圾車(chē)結(jié)構(gòu)
1．壓縮式垃圾車(chē)的基本結(jié)構(gòu)分析
壓縮式垃圾車(chē)是在汽車(chē)二類(lèi)底盤(pán)上改裝而成，它主要由推板（垃圾推出機(jī)構(gòu)）、車(chē)廂、汽車(chē)底盤(pán)、滑板和刮板（填裝器壓縮機(jī)構(gòu)）及傾倒裝置等組成。
壓縮式垃圾車(chē)的工作過(guò)程如圖1所示。
圖1
下面，我們根據(jù)圖1描述壓縮式垃圾車(chē)的垃圾裝載過(guò)程和卸載過(guò)程。如圖1-（1），將垃圾倒入到填裝斗中。圖1-（2），操作刮板張開(kāi)操作液壓手柄，刮板張開(kāi)；操作滑板下滑液壓手柄，滑板下滑。圖1-（3），滑板下滑到垃圾斗底，操作刮板刮合液壓手柄，刮板破碎垃圾，壓縮垃圾。圖1-（4），操作滑板上滑液壓手柄，刮板刮起垃圾隨滑板上行，圖1-（5）刮板和推鏟擠壓垃圾，如果垃圾多，可以反復(fù)操作，直至垃圾完全填裝到垃圾廂內(nèi)。圖1-（6），操作手柄，舉升油缸推舉垃圾填裝器，打開(kāi)垃圾廂后蓋；操作推鏟液壓手柄，推鏟推出垃圾。如圖2所示，是壓縮垃圾車(chē)填裝器實(shí)物圖，操控面板安裝在填裝器兩側(cè)，方便作業(yè)人員觀(guān)察操作。
圖2 壓縮式垃圾車(chē) 填裝器
２．液壓系統(tǒng)
壓縮式垃圾車(chē)的液壓氣動(dòng)系統(tǒng)由油廂，液壓泵，液壓油路閥組，氣路閥組，液壓缸、壓力繼電器，壓力表等組成。
壓縮式垃圾車(chē)的填裝器執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由刮板油缸，滑板油缸驅(qū)動(dòng)，翻斗油缸驅(qū)動(dòng)翻斗上升和下降。在裝載模式下，操作刮板手動(dòng)閥，刮板油缸驅(qū)動(dòng)刮板張開(kāi)，然后操作滑板下滑手動(dòng)閥，滑板油缸驅(qū)動(dòng)滑板下滑；再次操作刮板手動(dòng)閥,刮板刮合，此時(shí)垃圾被擠壓刮起，刮板驅(qū)動(dòng)油缸完全伸出；接著再操作滑板手動(dòng)閥，滑板油缸驅(qū)動(dòng)滑板上滑，垃圾被刮板滑板刮壓進(jìn)廂體內(nèi)。傳統(tǒng)的手動(dòng)閥操作費(fèi)力，在大量垃圾需要裝載時(shí)，刮板和滑板需要連續(xù)工作，人工操作手動(dòng)液壓閥極為不便，而且容易出錯(cuò)，存在不安全因素。因此，液壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，將大大提高壓縮式垃圾車(chē)的工作效率及操作方便性，安全性。
三、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、控制要求分析
壓縮式垃圾車(chē)作業(yè)過(guò)程中有兩個(gè)部分，即裝載作業(yè)和卸載作業(yè)。在裝載作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員首先在駕駛室選擇作業(yè)模式，然后到車(chē)尾填裝器任何一側(cè)作業(yè)。作業(yè)過(guò)程中，可以選擇操作翻斗上升或下降，可以手動(dòng)或者自動(dòng)模式下操作刮板、滑板動(dòng)作?；骞伟遄鳂I(yè)過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)單次循環(huán)和連續(xù)循環(huán)。在卸載作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員直接在車(chē)內(nèi)選擇作業(yè)模式，并可以直接操作廂門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉和推鏟推出或縮回動(dòng)作。不需要人員下車(chē)操作。為了電氣控制的可靠性，采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)手動(dòng)閥動(dòng)作，在調(diào)試過(guò)程中或者電控出現(xiàn)故障時(shí)，也可以使用手動(dòng)操作。五個(gè)手動(dòng)閥一側(cè)分別安裝雙向氣缸，每個(gè)氣缸分別由各自的三位四通氣閥控制。
2、PLC的I/O信號(hào)分析及PLC選型
首先，因該車(chē)型車(chē)載電源是24V蓄電池，所以控制器內(nèi)PLC供電為直流24V。整個(gè)控制系統(tǒng)需要6個(gè)輸入信號(hào)，4個(gè)輸出信號(hào)。駕駛室空間狹小，控制器設(shè)計(jì)要求合理，操作直觀(guān)，可安裝在駕駛員方便操作的位置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析，選擇臺(tái)灣永宏P(guān)LC B1z-10MR2-DC 6點(diǎn)24VDC數(shù)字輸入4點(diǎn)繼電器輸出；內(nèi)建1個(gè)RS232通訊口；24VDC電源；標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型。該機(jī)型體型小巧，可以將其安裝在一個(gè)小型控制盒內(nèi)，控制盒可以方便地安裝在駕駛室操作面板內(nèi)，方便駕駛員操作。根據(jù)以上分析，做出PLC控制系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)分配表，如表1所示。
表1 PLC控制輸入輸出信號(hào)分配表
如圖3所示，是垃圾車(chē)操作盒，面板采用鋁合金材料雕刻標(biāo)示文字，永不磨損。按鈕盒采用防水、防塵設(shè)計(jì)，提高設(shè)備操作的可靠性。
圖3 填裝器操作盒
3、PLC控制電路設(shè)計(jì)
電源總開(kāi)關(guān)使用鑰匙開(kāi)關(guān)。然后分別接入PLC電源和模式選擇開(kāi)關(guān)，依據(jù)系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)分配表表1，分配信號(hào)元件電氣連接的位置。根據(jù)垃圾車(chē)作業(yè)的實(shí)際情況，卸載作業(yè)過(guò)程的信號(hào)未經(jīng)PLC系統(tǒng)控制，而是直接有按鈕控制，節(jié)省了PLC端子，減少了控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)成本。
為了控制系統(tǒng)的電氣安全性，選用10A熔斷器保護(hù)電路，防止電磁閥短路造成電路重要元件損壞，并設(shè)計(jì)使用電源指示燈(紅色)，裝載指示燈（綠色）和卸載指示燈（綠色）。電氣控制原理圖如圖4所示。
圖4 電氣控制電路圖
4、控制程序設(shè)計(jì)
依據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及電氣原理圖，使用PLC編程軟件編寫(xiě)PLC程序。根據(jù)系統(tǒng)的IO信號(hào)定義表格，編寫(xiě)梯形圖程序，然后通過(guò)編程軟件的仿真功能，通過(guò)電腦模擬PLC運(yùn)行程序，判斷程序是否能達(dá)到系統(tǒng)控制要求。程序基本功能滿(mǎn)足要求后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝并調(diào)試。如圖5所示，車(chē)載控制器安裝在駕駛室內(nèi)，方便駕駛員在卸載作業(yè)中直接操作。
圖5 控制器汽車(chē)線(xiàn)束安裝調(diào)試
四、總結(jié)
目前，壓縮式垃圾車(chē)是我國(guó)城市生活垃圾集中及運(yùn)輸?shù)闹饕h(huán)衛(wèi)設(shè)備之一。采用小型PLC作為控制器實(shí)現(xiàn)垃圾自動(dòng)回收、壓縮裝載，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的可靠性，提高了工作效率，減輕了環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也降低了企業(yè)該車(chē)型的售后服務(wù)及維護(hù)成本。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不斷升級(jí)改造，現(xiàn)已批量化生產(chǎn)，安裝使用，提高了專(zhuān)汽產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
作者：王軍
參考文獻(xiàn)
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