工程機(jī)械底盤柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、工程機(jī)械底盤柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、概述圖3-1 柴油機(jī)調(diào)速電路模塊連接圖右圖3-1是柴油機(jī)調(diào)速電路模塊連接圖，其中PLC接收鈕子開關(guān)的信號，經(jīng)過PLC的處理后發(fā)出脈寬可控制的PWM波形，PWM波形通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器放大后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)作徑向運(yùn)動，然后通過柴油機(jī)油門拉絲最終控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整。待柴油機(jī)速度穩(wěn)定后通過霍爾傳感器傳感數(shù)據(jù)送回PLC，經(jīng)PLC處理后送入顯示器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)顯示，達(dá)到完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。二、設(shè)計(jì)要求本次課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出一套工程機(jī)械底盤柴油機(jī)調(diào)速電路，使得我們可以在撥動一個(gè)調(diào)速按鈕或開關(guān)時(shí)，就可以控制底盤的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，以滿足我們工程機(jī)械產(chǎn)品對底盤速度的要求。三、設(shè)計(jì)方案

2、論證本文設(shè)計(jì)出的工程機(jī)械底盤柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，包括一個(gè)PLC的處理器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)及顯示器，調(diào)速按鈕發(fā)出指令傳送給PLC，PLC處理數(shù)據(jù)后通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)徑向運(yùn)動，從而控制柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，待柴油機(jī)速度穩(wěn)定后通過發(fā)電機(jī)W端口發(fā)回?cái)?shù)據(jù)并顯示，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。以上的閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠反饋調(diào)速后的結(jié)果，當(dāng)調(diào)速沒達(dá)到要求的時(shí)候，能夠自動進(jìn)行反饋修正，能較好的實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械底盤柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。四、電氣原理圖的設(shè)計(jì)作為以柴油機(jī)為主要?jiǎng)恿υ吹墓こ虣C(jī)械產(chǎn)品，除去部分采用電力及不同控制方式外，大部分的產(chǎn)品都采用步進(jìn)電機(jī)方式控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，其中包括柴油機(jī)拖泵、挖掘機(jī)等等產(chǎn)品，好處在于

3、無需更改柴油機(jī)上面ECU的任何參數(shù)，保證了機(jī)器的穩(wěn)定性，缺點(diǎn)也很明顯，由于需要額外的設(shè)備來滿足要求，所以成本及故障率都會增加。下圖3-2為柴油機(jī)調(diào)速電路圖，其中調(diào)速按鍵通過鈕子開關(guān)從PLC的I1.0和I1.1端口輸入，PLC采集信號后通過分析處理改變PWM波的占空比，從引腳Q0.0腳輸出，搭配Q0.2腳的方向控制以及Q1.0腳的使能信號，即可控制步進(jìn)電機(jī)。由于PLC輸出功率有限故需要搭配步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器才能正常驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。I0.1口用來連接發(fā)電機(jī)W端信號，從而用于識別柴油機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速為多少。圖3-2柴油機(jī)調(diào)速電路五、 主要元器件選型5.1 可編程控制器的CPU選擇S7-200 CPU224的PL

4、C集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至256路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可以很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。根據(jù)上面表格的I/O分配，通過查閱手冊選擇S7-200 CPU224基本單元（14DI/1

5、0DO出）1臺。CPU224有14個(gè)輸入端口，10個(gè)輸出端口，滿足系統(tǒng)對輸入輸出端口的要求，不需要再增加擴(kuò)展單元，它屬于整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。一般小型或超小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式PLC把各個(gè)組成部分做成獨(dú)立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等。綜上所述，應(yīng)選擇S7-200CPU224基本單元。5.2PLC的I/O地址分配表表3-1 I/0地址分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號升速信號鈕子開關(guān)S1-1I1.0降速信號鈕子開關(guān)S1-2I1.1W端轉(zhuǎn)速信號發(fā)電機(jī)M1I0.1輸出信號運(yùn)行信號PULDT10Q0.0方向信號DIRDT9Q0.2使能信號EnableDT1Q1.05.3 PLC梯形圖程序據(jù)前面的調(diào)速電路原理以及I/O口分配，我們編出下列PLC梯形圖程序：六、裝配與工藝PLC外部接線圖的輸入輸出設(shè)備、負(fù)載電源的類型等的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)的控制要