基于信捷PLC對細石混凝土泵電氣系統(tǒng)的設(shè)計
發(fā)布日期：2022-04-27 點擊率：64
0 引言
我國混凝土泵車的市場前景與現(xiàn)代化建設(shè)的進程密切相關(guān)。作為“車、泵、站”為一體的施工機械，對保證工程質(zhì)量、提高施工速度、增加施工安全等起著十分重要的作用。近年來，我國的拖式混凝土泵車得到了飛速發(fā)展，按照各廠家產(chǎn)品生產(chǎn)能力等的不同，大致可以分成以三一重工、中聯(lián)重科為代表的第一梯隊，以鴻得利、佳爾華等為代表的第二二梯隊，以及其他生產(chǎn)能力都相對較小的第三梯隊廠家。
對中小生產(chǎn)企業(yè)而言，充分發(fā)揮混凝土泵車輸送效率高、操作簡單、維修方便的優(yōu)勢；研制操性能可靠、價格低廉的產(chǎn)品以及時補充國內(nèi)市場，然后逐步向高端產(chǎn)品方向發(fā)展，是目前企業(yè)得以生存的戰(zhàn)略方針。
關(guān)于混凝土泵車產(chǎn)品性能、質(zhì)量的提高或生產(chǎn)成本的降低，目前研究主要側(cè)重于其液壓系統(tǒng)的改進與檢測，或換向管閥及整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究。對于混凝土泵車控制系統(tǒng)的設(shè)計研究涉及不多，劉會勇等開發(fā)了功能完備的混凝土泵智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)；王佩君等采用PLC對混凝土泵的電氣系統(tǒng)進行了改造設(shè)計。也有廠家嘗試采用單片機自行開發(fā)微控制器進行控制系統(tǒng)設(shè)計，這種方法可降低整個系統(tǒng)成本，但自行開發(fā)的微處理器可靠性較低。從市場使用來看，目前細石混凝土泵車的控制系統(tǒng)己大多采用PLC，但所使用PLC大多為價格相對較高的德國西門子系列或日本三菱系列。相對而言，在細石混凝土泵車上采用性價比相對較高的國產(chǎn)信捷PLC，在降低細石混凝土泵成本、提高其使用維修性能等方面具有積極的市場意義。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
1．1 工作原理
細石混凝土泵的基本原理是由電動機帶動液壓泵產(chǎn)生壓力油驅(qū)動液壓缸，液壓缸活塞桿再帶動混凝土缸活塞把混凝土推入輸送管道，通過混凝土分配閥和液壓缸之間的順序動作，使混凝土不斷從混凝土料斗吸入混凝土缸，并通過輸送管道輸送到澆注地點。
電機啟動，液壓泵5向系統(tǒng)供油。壓力油液經(jīng)主換向閥7驅(qū)動兩個主液壓缸1差動進行泵送工作。不工作時，進入主換向閥7的液壓油經(jīng)中位流回油箱，液壓泵處于卸荷狀態(tài)。液壓泵最大工作壓力由溢流閥6控制。兩個主液壓缸的無桿腔相通，形成閉合油路。每當活塞運動到行程終點后，壓力油會自動打開油缸的單向閥向閉合油路補油一次，實現(xiàn)自動補油功能。
電機啟動，壓力油液經(jīng)減壓閥4、分配換向閥3驅(qū)動兩分配閥液壓缸2工作。兩分配閥液壓缸有桿腔與油箱相通。當一個分配閥液壓缸活塞桿伸出時，分配閥向另一個液壓缸方向擺動，使其活塞桿縮回，同時由油箱向有桿腔補充油液。
1．3 其他輔助系統(tǒng)
加散熱器，采用風冷對液壓系統(tǒng)散熱。用兩只電接點溫度表控制油溫上下限，溫度高于60℃時風冷開始工作，當油溫冷卻至30℃以下時，風冷停止工作。
配備自動潤滑系統(tǒng)，潤滑泵每隔一段時間注油30秒對相對轉(zhuǎn)動件進行潤滑。
振動系統(tǒng)可為設(shè)置的料斗篩提供動力，若料斗中物料不足時，可單獨啟動振動電機向料斗中篩取充足的物料。
2 電氣系統(tǒng)設(shè)計
2．1 工作過程
接通電源并上電后，按下“啟動”按鈕，控制電源啟動。旋開“電機啟動”，主電機工作。旋開“泵送”按鈕，電磁閥Y0和Y2先得電，開始正常泵送；主液壓缸1的活塞觸發(fā)限位傳感器X0后，電磁閥Y1和Y3得電，繼續(xù)進行泵送工作；待主液壓缸1的活塞再次觸發(fā)限位傳感器X1后，電磁閥Y0和Y2再次得電；如此循環(huán)。工作完成后，旋回“泵送”按鈕，泵送停止。旋回“電機啟動”按鈕，主電機停止工作；按下急停按鈕，斷開控制電源，整機停止工作。
如果在正常工作過程中輸送管發(fā)生堵管現(xiàn)象，系統(tǒng)壓力升高，主油路液壓表指示異常，需使系統(tǒng)反泵一段時間。
2．2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計
由細石混凝土泵車的工作系統(tǒng)組成和工作過程可知，需控制的執(zhí)行電氣元件為：主電機、分配閥換向閥與主換向閥中的電磁鐵、散熱器、潤滑系統(tǒng)中的潤滑電機以及振動電機等。
根據(jù)設(shè)計要求，選擇信捷XC2-16R-E型號的PLC即可滿足要求。為了盡量減輕PLC的運行負擔，采用PLC和外置繼電器共同控制換向閥中的電磁閥以及散熱器。
根據(jù)主電機功率，采用漏電斷路器以及兩接觸器利用“星-三角”接法來進行啟動保護和控制。
潤滑電機采用接觸器和繼電器組合使用，利用PLC控制。時間繼電器可用于調(diào)試潤滑間隔所需時間，待時間確定后在PLC中更改，最終完成電機所需要的啟動和停止。
振動電機的保護和控制由漏電斷路器與接觸器的組合使用來實現(xiàn)，其啟動和停止由旋轉(zhuǎn)按鈕來控制。
所選用漏電斷路器、接觸器與繼電器均為國產(chǎn)德力西品牌。具有較高的性價比優(yōu)勢。
其中“啟動”按鈕用于啟動和停止控制電源。“正反泵”按鈕表明旋開正泵時料斗內(nèi)的混凝土料向目的地輸送，反泵時將料往料斗內(nèi)抽回。“泵送”按鈕旋開時開始泵送，旋回后停止泵送。“點動1、2”按鈕可使按住其中之一按鈕時，其一主液壓缸活塞桿向前移動，另一活塞桿后退；按住另一點動按鈕，活塞桿移動方向相反。“振動”主要用于控制振動電機的啟停。
3 結(jié)論
在滿足同樣性能要求的情況下，信捷的產(chǎn)品價格要比國外品牌同等產(chǎn)品的價格低40％左右，這對于在保證產(chǎn)品性能的前提下節(jié)省產(chǎn)品成本來說是一個有效途徑。
采用以信捷XC2-16R-E型號PLC為主的國產(chǎn)電氣元件對細石混凝土泵電氣系統(tǒng)進行開發(fā)設(shè)計。所設(shè)計電氣系統(tǒng)經(jīng)菏澤永安機械制造有限公司檢驗使用，反映其在環(huán)境惡劣的建筑施工現(xiàn)場運行一年多來，穩(wěn)定性良好。
