與傳統的繼電器控制系統以及PLC可編程控制系統相比,LOGO!控制系統具有工作可靠、成本低廉、維護性好以及較小的安裝空間等優點;相比PLC而言,LOGO!除在一些復雜數學函數運算、高速脈沖輸出等方面功能有所欠缺外,在邏輯運算、高速計數、脈沖觸發以及模擬量比較等方面的控制則有著過之而不及。
控制原理
三一重工所開發的第二代單鋼輪全液壓壓路機YZ18-2電氣系統,是采用了西門子公司的LOGO!邏輯模塊及擴展模塊作為控制核心,對壓路機三大核心功能區動力系統、行走系統、振動系統提供相應的控制及保護,確保系統的高效安全運轉。控制系統組成框圖見圖1
1) 動力系統
對通常移動式工程機械而言,其動力主要是柴油發動機,相應地主要是對啟動馬達、油門電磁鐵及斷油電磁鐵進行實時控制。在啟動條件滿足時(行走泵及振動泵斜盤歸零位),起動點火開關,由蓄電池為啟動馬達及斷油電磁鐵供電,當系統檢測到發動機轉速達到預置值時,經一定延時后,斷開啟動馬達電源,發動機在怠速下運轉,在接通油門電磁鐵后,可使發動機轉速達到額定狀態。在檢測到機器暫停工作時,使發動機自動進入怠速狀態;在需要停機及遇到緊急狀態時,應能及時可靠切斷斷油電磁鐵電源。
2) 行走系統
包括對行走液壓泵及液壓馬達的控制,在系統檢測到制動壓力正常及未進入制動狀態時,方能使行走泵正常工作;通過對馬達的控制,以提供機器由轉場所需要的速度。
在機器出現系統內部壓力失常或其它緊急狀態時,應能及時可靠地自動/強制關閉液壓泵,使整機進入制動狀態,以保護液壓系統或避免其它事故發生。
3) 振動系統
通過控制振動泵輸出排量在A口和B口電磁閥的切換,控制振動馬達正轉和反轉,實現振動頻率的兩檔可調;為減少馬達由正轉變反轉時的沖擊,有效保護馬達及液壓回路,必須設計有相關延時保護;振動的控制方式有自動和手動兩種,選擇手動檔時,要求機器在任何情況下都可以振動(包括處于空檔靜止狀態),選擇自動檔時,通過將行走馬達上的速度傳感器檢測的實時高速脈沖值送入模塊的高速計數口,當計數器達到預置值時,輸出相應開關量信號給振動泵電磁閥,從而達到自動控制振動泵的目的。
控制系統設計
1) I/O的計算
通過對控制系統控制部件的分析,其I/O點可以通過以下確認:
數字量I點:振動控制3點(手動/自動、高/低頻、強制),檔位控制2點(1-2-3擋),剎車控制1點,零位信號1點,制動壓力信號1點,共需8點;
高速計數2點(馬達轉速信號及發動機轉速信號)。
數字量O點:振動泵電磁閥2點,松剎電磁閥1點,制動電磁閥1點,前后級調速電磁閥2點,啟動繼電器1點,油門電磁鐵1點,共需8點。
2) 邏輯模塊的選型
由于輸出全部為開關量,電磁閥工作電壓24V,驅動電流約1.2A,瞬間達3.0A,因此選用繼電器輸出(10A)的主模塊LOGO!24RCO及擴展模塊為LOGO!DM8 24RC即可滿足上述設計要求。
控制程序設計
LOGO!在PC機上的編程軟件是LOGO! Soft Comfort,此軟件功能強大,簡單易學,它支持梯形圖或功能圖塊等語言來離線建立線路程序,除不能在線調試外,可以在PC機上仿真模擬調試,通過PC(STOP)來停止線路程序的執行,以及將程序從模塊中上傳到PC機。
軟件程序結構框圖見圖2所示