（机械电子工程专业论文）干冰清洗车电液比例控制系统开发与研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt og u a n g d o n gu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yf o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro f sc i e n c e r e s e a r c h d e v e l o p m e n to ne l e c t r o h y d r a u l i c p r o p o r t i o n a lc o n t r o ls y s t e mf o rd r yi c e c l e a n i n gc a r c a n d i d a t e ：s uc h a n g p e n g 一-一 s u p e r v i s o r ：p r o f h u a n gz h i j i a n j u n e2 0 1 0 s c h o o lo fe l e c t r o m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g g u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y g u a n g z h o u ，g u a n g d o n g ，p r c h i n a 。5 10 0 9 m肿l 川4854 胁7，iiiili脚y 摘要 要 力与载体，以被加速的干冰颗粒为介质对变电 本论文的目的是设计出一款可以自动稳定可 靠运行的干冰清洗车液压控制系统。 本论文通过对干冰清洗车机械结构、功能要求、工作原理、工艺流程的分析，设计 出一个使用p l c 控制器的液压系统，并将广泛应用于工程机械的比例控制技术引入其 中，对所设计系统进行分析研究，得到了基于电液比例控制技术的干冰清洗车控制系 统；根据液压系统的控制要求，提出了一套设计高性能干冰清洗车控制系统的方案； 首先根据要求进行了液压系统的设计，然后通过对液压比例控制系统建模，借助 m a t l a b s i m u l i n k 软件对系统模型进行动态特性仿真与分析，得出系统的控制性能并不 是很好；为了使系统稳定可靠、减小误差和超调，根据系统的控制要求，通过试凑法 设计出合适的p d 控制器。 本文研究了模糊控制方法，为马达卷扬系统设计了模糊控制器，并对马达卷扬系统 进行了传统p i d 控制器与模糊控制器的建模与仿真，通过仿真结果分析得出模糊控制 比p i d 控制得到更好的动态性能，模糊控制的系统阶跃响应的超调更小，达到稳态的 时间较短；对于模型参数变化时，模糊控制能够比p i d 控制受到更小的影响，系统更 稳定，获得的控制效果更好；通过对调平系统数学模型的仿真与分析得出调平系统符 合控制系统的要求，系统的控制性能达到稳定、快速、准确。 最后根据系统的控制要求，选择了合适的p l c 控制器、触摸屏与传感器等硬件， 。完成了系统的硬件设计，然后对系统的软件和触摸屏的控制画面进行了设计。 通过该论文工作，将机械、电子、液压控制等多学科技术有机结合，从理论上完成 了高性能干冰清洗车电液比例控制系统的设计，将对干冰清洗车实际工程设计会有很 大的指导作用；另外，该论文的设计方法，对于工业上其他有相似功能或相似结构的 设备设计也将具有一定的参考意义。 关键词：电液比例控制；系统建模；p i d 控制；模糊控制；p l c 广东工业大学硕士学位论文 a bs t r a c t d r yi c ec l e a n i n gc a l i sak i n do fs p e c i a ld e v i c ew h i c hc l e a n st h e i n s u l a t o ri n t h e c o n v e r t i n gs t a t i o n ，t h et r a n s m i t t e rd r yi c eg r a n u l ei sa c c e c e r a t e db y t h ep o w e rc o m p r e s s e da i r i nt h i s p a p e r ad r yi c e c l e a n i n gc a rh y d r a u l i cc o n t r o ls y s t e m i s d e s i g n e d t ow o r k a f t e ra n a l y z i n go ft h em e c h a n i s m ，t h ef u n c t i o nn e e d s ，t h ew o r k i n gp r i n c i p l ea n dt h e w o r k i n gt e c h n i q u ep r o c e d u r eo ft h ed r yi c ec l e a n i n gc a l , ah y d r a u l i cc o n t r o ls y s t e mi s d e s i g n e db a s e do np l c ，a n dt h ep r o p o r t i o nc o n t r o ls y s t e mu s e di ne n g i n e e r i n gm a c h i n e r yi s t h em e t h o dw i l lh a v el a r g er e c t i v em e a n i n g ，o nt h es i d et h em e t h o do fd e s i g nw i l lh a v ea r e f e r e n c et oo t h e rs i m i l a rm a c h i n e k e yw o r d s ：e l e c t r o - h y d r a u l i cp r o p o r t i o nc o n t r o l ；s y s t e mm o d e l i n g ；p i dc o n t r o l ；f u z z y c o n t r o l ；p l c i 第一章绪论1 1 1 概述1 1 2 研究背景及意义1 1 3 干冰清洗技术的发展历史与现状2 1 4 课题来源和关键研究问题的提出3 1 5 本文主要工作4 第二章干冰清洗车结构与工作原理6 2 1 概述6 2 2 干冰清洗车结构组成6 2 2 1 履带行走与驱动7 2 2 2 平台调平控制机构7 2 2 3 固定支脚8 2 2 4 干冰清洗机集成装置。8 2 2 5 卷扬升降机构和喷射控制机构8 2 3 干冰清洗车的工作原理与工作流程9 2 4d 、结j 11 第三章干冰清洗车控制系统总体设计1 2 3 1 概j 丕。1 2 3 2 控制系统综合分析1 2 3 2 1 系统的设计要求1 2 i v 目录 3 2 2 系统设计原则1 2 3 2 3 控制系统总体技术指标1 3 3 3 系统控制方案的选择1 3 3 3 1 传动方式的选择1 3 3 3 2 控制方式的选择1 4 3 - 3 3 控制器和人机界面的选择1 5 3 4 控制系统组成及原理1 6 3 4 1 调平系统工作原理1 8 3 4 2 升降机构工作原理2 0 3 5 液压传动系统设计2 l 3 5 1 液压系统主要参数确定2 1 3 5 2 液压系统控制回路设计2 3 3 5 3 液压主要元件的选择2 8 3 6 j 、结31 第四章升降机构速度控制系统的分析与设计一3 2 4 1 概述：3 2 4 2 升降机构速度控制系统数学模型建立3 2 4 2 1 比例放大器传递函数3 2 4 2 2 比例方向阀的传递函数3 3 4 2 3 阀控液压马达动力机构的传递函数3 3 4 2 4 位移传感器传递函数3 6 4 2 5 系统传递函数参数确定3 6 4 2 6 特性分析3 7 4 3 卷扬升降机构速度的p i d 控制3 8 4 3 1p i d 算法3 8 4 3 2 积分分离p i d 控制3 9 4 3 3p i d 调节器参数选择3 9 4 3 4p i d 控制的m a t l a b 仿真4 0 4 4 卷扬升降机构速度的模糊控制4 1 v 广东工业大学硕士学位论文 4 4 1 模糊控制器的原理4 1 4 4 2 模糊制器各部分实现方法4 2 4 4 3 模糊控制器的设计4 4 4 - 4 4 模糊控制的m a t l a b 仿真4 5 4 5p i d 控制和糊控制的m a t l a b 仿真结果分析4 9 4 6 j 、结5 2 第五章电液比例调平系统的分析与设计 5 1 概述。 5 2 电液比例调平系统数学模型建立 5 2 1 比例放大器传递函数 5 2 2 电液比例方向阀传递函数 5 2 3 阀控液压缸的传递函数 5 3 阀控缸的调平机构仿真 5 3 1 系统稳定性分析及参数确定 5 3 2 系统动态仿真及分析 5 4d 、结 第六章千冰清洗车p l c 控制系统设计开发 6 1 概j 苤 6 2p l c 控制系统的主要硬件选择 6 2 1p l c 及a d 、d a 模块 6 2 2 触摸屏 6 2 3 传感器的选择 6 3 系统硬件原理图设计。 6 4p l c 控制程序的设计- 。 6 5 触摸屏画面设计：= = ： 6 5 1 触模屏画面的总体规划 6 5 2 画面的设计 6 6 ，j 、结 结论与展望 v i 目录 结论。7 5 展望7 6 参考文献7 7 攻读学位期间发表的论文7 9 独创性声明8 0 至炙谢8 1 附录8 2 1 1s u m m a r y 1 1 2t h e b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f t h es u b j e c t 1 1 3d r yi c ec l e a n i n gt e c h n o l o g ys t a t u so fd e v e l o p m e n t 2 1 4s o u r c eo f p r o j e c ta n dt h ek e yq u e s t i o n 3 1 5s c o p ea n ds t r u c t u r eo f p a p e r ：j c h a p t e r2s t r u c t u r ea n dp r i n c i p l eo f d r yi c ec l e a n i n gc a r 6 2 1s u m m a r y 6 2 2s t r u c t u r eo fc l r yi c ec l e a n i n gc a r 6 2 2 1d r i v ei n1 】1 ec r a w l e ru n i t e 7 2 2 2p l a t f o r ml e v e l i n gc o n t r o lm e c h a n i s m 7 2 2 3f 仅e ds t a n db a r 8 2 2 4d r yi c ec l e a n i n gi n t e g r a t e dd e v i c e 8 2 2 5w i n d i n gl i f tm e c h a n i s ma n dj e tc o n t r o lm e c h a n i s m 8 2 3t h ew o r k i n gp r i n c i p l ea n dw o r k i n gp r o c e s so fd r yi c ec l e a n i n gc a r 9 2 4c h a p t e rs u m m a r y 11 c h a p t e r3o v e r a l ld e s i g no f t h ec o n t r o ls y s t e mo ft h ed r yi c ec l e a n i n gc a r 12 ：；1s u m m a r y ：1 ：1 3 2c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so nt h ec o n t r o ls y s t e m 1 2 3 2 1s y s t e md e s i g nr e q u i r e m e n t s 1 2 3 2 2s y s t e md e s i g np r i n c i p l e 1 2 3 2 3o v e r a l lt e c h n i c a lt a r g e to f t h ec o n t r o ls y s t e m 13 3 3c h o i c eo f s y s t e mc o n t r o ls c h e m e s 1 3 v m c o n t e n t s 3 3 1c h o i c eo f t r a n s r n i s s i o n 1 3 3 3 2c h o i c eo fc o n t r o lm o d e 。1 4 3 3 。3c h o i c eo f c o n t r o l l e ra n dh u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c e 1 5 3 4t h ec o m p o n e n ta n dp r i n c i p l eo f t h ec o n t r o ls y s t e m 1 6 3 4 1w o r k i n gp r i n c i p l eo f t h el e v e l i n gs y s t e m 1 8 3 4 2w o r k i n g p r i n c i p l eo f t h el i f t i n gm e c h a n i s m 2 0 3 5h y d r a u l i cc o n t r o ls y s t e md e s i g n 2 1 3 5 1m a i n p a r a m e t e ro f t h eh y d r a u l i cs y s t e m 2 1 3 5 2d e s i g no f h y d r a u l i cc o n t r o ls y s t e mc i r c u i t 2 3 3 5 3m a i nc o m p o n e n to f t h eh y d r a u l i c s y s t e m 2 8 3 6c h a p t e rs u m m a r y 。31 c h a p t e r4a n a l y s i sa n dd e s i g no nl i f t i n gm e c h a n i s ms p e e de o t r o ls y s t e m 3 2 4 1 s u m m a r y 3 2 4 2m a t h e m a t i cm o d e l s e s t a b l i s h i n go nl i f t i n gm e c h a n i s ms p e e dc o n t r o ls y s t e m 3 2 4 2 1t r a n s f e rf u n c t i o no f p r o p o r t i o n a la m p i f i e r 3 2 4 2 2t r a n s f e rf u n c t i o no f p r o p o r t i o n a ld i r e c t i o n v a l v e 3 3 4 2 3t r a n s f e rf u n c t i o no fv a l v ec o n t r o lh y d r a u l i cm o t o r d r i v i n gm e c h a n i s m 3 3 4 2 4t r a n s f e rf u n c t i o no fd i s p l a c e m e n tt r a n s d u c e r r 3 6 4 2 5s y e t e mt r a n s f e rf u n c t i o n 。3 6 4 2 6a 妇m y z i n go n c h a r a c t e r i s t i c s 3 7 4 3s p e e dp i dc o n t r o lo nt h e w i n d i n gl i f t i n gm e c h a n i s m 38 4 3 1p i da l g o r i t h m 3 8 4 3 2i n t e r g r a lp a r t i t i o n gp i d c o n t r o l 3 9 4 3 3p a r a m e t e r sc h i o c eo f p i d c o n t r o l l e r 3 9 4 3 4s i m u l a t o ni nm a t l a bf o rp i dc o n t r o l l e ro nw i n d i n gs y s t e m 4 0 4 4s p e e df u z z yc o n t r o lf o rw i n d i n gl i f t i n gm e c h a n i s m 。4 1 4 4 1p r i n c i p l eo f f u z z yc o n t r o l l e r 4 1 4 4 2i m p l e m e n tm e t h o do ft h ef u z z yc o n t r o l l e r 4 2 4 4 3f u z z yc o n t r o l l e rd e s i g n 4 4 i x 广东工业大学硕士学位论文 4 4 4m a t l a bs i m u l a t i o nf o rf u z z yc o n t r o l l e r 4 5 4 5a n a l y s i so nm a t l a bs i m u l a t i o nr e s u l to fp i dc o n t r o l e ra n df u z z yc o n t r o l l e r 4 9 4 6c h a p t e rs u m m a r y 5 2 c h a p t e r5a n a l y s i sa n dd e s i g no ne l e c t r o h y d r a u l i cp r o p o r t i o n a ll e v e l i n gs y s t e m 5 3 5 1s u m m a r y 5 3 5 2m a t h e m a t i cm o d e l se s t a b l i s h i n go ne l e c t r o h y d r a u l i cp r o p o r t i o n a ll e v e l i n g s y s t e m 5 3 5 2 1t r a n s f e rf u n c t i o no fp r o p o r t i o n a la m p i f i e r 5 3 5 2 2t r a n s f e rf u n c t i o no f p r o p o r t i o n a ld i r e c t i o n v a l v e 5 3 5 2 3t r a n s f e rf u n c t i o no fv a l v ec o n t r o lh y d r a u l i cc y l i n d e rs y s t e m 5 4 5 3s i m u l a t i o nf o rl e v e l i n gm e c h a n i s mb yv a l v ec o n t r o lc y l i n d e r 5 7 5 3 1s y s t e ms t a b i l i t ya n a l y s i sa n dt h ep a r a m e t e r s 5 7 5 3 2a n a l y s i so nd y n a m i cs i m u l a t i o n 5 9 5 4c h a p t e rs u m m a r y 6 2 c h a p t e r6p l c c o n t r o ls y s t e md e v e l o p m e n ta n dd e s i g nf o rd r yi c ec l e a n i n gc a r 6 3 6 1s u m m a r y 6 3 6 2c h i o c eo f m a i nh a r d w a r ef o rp l cc o n t r o ls y s t e m 6 3 6 2 1p l ca dm o d u l ea n dd am o d u l e 6 3 6 2 2t o u c hp a n e l 6 3 6 2 3c h o i c eo f s e n s o r s 6 4 6 3s h e m a t i cd i a g r a md e s i g no f h a r d w a r es y s t e m 6 5 6 4p l cc o n t r o lp r o g m m m e rd e s i g n 6 7 6 5g r a p h i c a lp a n e ld e s i g nf o rt o u c hp a n e l 6 9 6 5 1g e n e r a lp l a nf o rt o u c hp a n e lg r a p h i c a lp a n e l “6 9 f6 5 2g r a p h i c a lp a n e ld e s i g n 7 0 6 6c h a p t e rs u m m a r y 7 4 c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t s 7 5 r e f e r e n c e 7 7 x c o n t e n t s t h el i t e r a t u r e sp u b l i s h e dd u r i n gp e r i o do f s t u d y i n gf o rm a s t e rd e g r e e 7 9 d e c l a r a t i o n 8 0 a c k n o w l e d g e m e n t 8 1 a p p e n d i x 8 2 x i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 概述 本章系统地讨论了干冰清洗技术在某些应用中所体现的一些特点及干冰清洗车研 发的背景。阐述了干冰清洗系统应用、研究现状和发展前景，然后提出了研究的关键 问题，最后给出了课题的主要研究对象干冰清洗车电液控制系统以及课题将要完成的 研究工作。 ： 1 2 研究背景及意义 c 0 2 是工业生产中的主要排放物，c 0 2 的大量排放对生态环境产生了严重的破坏， 而人们对c 0 2 的应用却十分有限。在世界各国正寻求行之有效的方法和措施以减少其 对人类生存环境所造成的危害的同时，人们也在积极地探索如何利用c 0 2 的特性应用 于工业、民用的途径。c 0 2 干冰冷喷射清洗技术是国内在近几年引进、消化结合自主 研发发展起来的一种新工艺和新科技，具有较高的社会效益和经济效益。 以压缩空气作为动力与载体，以被加速的干冰颗粒为介质，通过专门设计的高速 高压喷枪将干冰粒子喷射到被清洗物体表面，使被清洗物体表面的污垢迅速冷冻、淬 化、龟裂，加上高速高压气流吹除，达到清洗的效果【l 】。这种干冰清洗技术与喷钢砂， 喷塑料砂和喷苏打相似，干冰喷射介质干冰颗粒在高压气流中加速，冲击要清洗的表 面。干冰清洗的独特之处在于干冰颗粒在冲击瞬间气化，干冰颗粒的动量在冲击瞬间 消失，干冰颗粒与清洗表面间迅速发生热交换，致使固体c 0 2 迅速升华变为气体。干 冰颗粒在千分之几秒内体积膨胀近8 0 0 倍，这样就在冲击点造成“微型爆炸 。由于 c 0 2 挥发掉了，干冰清洗过程没有产生任何二次废物，留下需要收集清理的只是清除 下来的污垢1 2 j 。 随着中国改革开放的不断深入和发展，经过多年的努力，中国的工业实力正在不 断的加强，国际大型跨国公司对华投资不断增多，中国已经开始成为世界制造业基地。 在中国干冰清洗的市场将非常的广阔。在外资企业、合资企业的示范和带动下，国有、 民营企业也认识到新技术带来的巨大利益，干冰清洗技术正顺应了这一形势，市场对 产品品质要求的不断提升和企业对生产过程连续、高效、清洁、无害化的要求，势必 会不断促进干冰清洗技术的发展和普及。未来的几年内国家的各项环保政策将不断出 广东工业大学硕士学位论丈 台，更加严格的工业环境法律、法规将会对传统的清洗行业带来巨大的冲击。及早地 进入这一优势行业并迅速占领市场是综合性气体供应企业未来发展的重要一步，也是 顺应工业产业发展的必由之路【3 1 。 基于目前的国际和国内形势以及干冰清洗技术的特点，推广干冰清洗技术对我们实 现可持续发展有着举足轻重的作用【4 】。如今我国变电站中每年因为绝缘子材料的灰尘等 污染物无法清洗而造成大量电能的浪费，我国是能耗大国，节能降耗一直是我国发展 的主题。所以迫切的需要研发一种能在线对变电站设备在线清洗的设备。由干冰清洗 利用c 0 2 为原料，具有不导电、能在线清洗、对设备无损害、环保安全的优点，本课 题的研究的干冰清洗车就是为了解决这方面的难题。干冰清洗车是结合机械，电气， 液压，气压等技术配备完善的干冰喷射清洗系统从而实现清洗的目的的一种综合性清 洗设备。干冰清洗车关键部分采用液体介质作为传动介质，推动液压执行元件工作， 具有动作迅速，传动快，运行稳定，噪声小，效率高、控制方便等优点。本课题研究 的成果将为干冰清洗车的合理、高效运行奠定基础，对促电力行业安全高效生产、节 能降耗，提高经济和社会效益具有一定的意义。 1 3 干冰清洗技术的发展历史与现状 干冰清洗技术源于美国，1 9 4 5 年美国海军率先将干冰颗粒作为喷射介质用于清理 各种顽固的油脂及混合附着物，取得了良好的效果。六七十年代，以美国为首的一批 学者就以干冰等“可挥发 颗粒作为介质的喷砂清洗技术进行了深入的研究和广泛的 尝试，奠定了干冰清洗技术的基础。2 0 世纪8 0 年代，随着干冰生产设备的日趋小型 化、低成本化，干冰清洗技术也在不断地取得工业用户的认可，被越来越广泛地应用 于各个领域。这一时期也是干冰清洗设备快速发展的时期，喷射载气压力由开始的1 4 1 v i v a 下降到现在的o 5 m p a ，由原来的双管喷射改为单管喷射，新的喷嘴技术使设备迅 速小型化，设备的易用性和经济性以及清洗效果明显提高，带给用户实际的利益。高 性能的干冰清洗设备正在成为一些行业中不可或缺的重要辅助设备。干冰清洗是清洗 行业的一次重大革命【5 1 。 完整的干冰清洗系统包括液体二氧化碳贮存系统、干冰制造系统、干冰储存系统、 压缩空气供应系统、喷射清洗系统，各系统之间的联系如图1 1 所示。 2 第一章绪论 图1 1 干冰清洗系统 r i g 1 1d r y i c ec l e a n i n gs y s t e m 二氧化碳贮存系统、干冰制造系统、干冰储存系统、压缩空气供应系统目前在市 ：； 场上都有供应而且技术还相当成熟。喷射清洗系统是干冰清洗系统中最为核心、关键 的部分，通过它干冰颗粒被高速喷射到清洗对象表面，来清除污垢。喷射系统主要由 干冰清洗机完成，所以在干冰清洗系统中干冰清洗机是关键部分。 干冰清洗机在国内市场上的需用量较大，主要用于橡胶、轮胎、铸造行业，另有 一部分为各个清洗服务公司所有。前期干冰清洗机完全依赖进口，四川省资阳市四达 低温机械公司已研制成功干冰清洗技术的关键设备干冰颗粒制取机( k b m 一3 0 型) 和 干冰喷射清洗机( k b q x 一5 0 型) ，并获得国家专利并已经投入批量生产，实现干冰清 洗设备的国产化制造。干冰清洗技术在国外工业清洗行业中应用广泛，近年，国内许 多企业也已开展了干冰清洗业务，但使用设备多为进口美国、丹麦、意大利等国家的 产品，价格十分昂贵。四达公司开发的新型干冰清洗设备将以其优越的性能，适中的 价格为国内企业开展干冰清洗工作提供强有力的技术支持。从此，国产干冰清洗机逐 渐走向市场，干冰喷射技术已慢慢走向成熟。 1 4 课题来源和关键研究问题的提出 本课题来源于晟达干冰设备制造有限公司。 日前国内外干冰清洗技术还没有应用到高压电力设备方面上，干冰清洗车就是在为 了在高压变电站电力设备上应用已日渐成熟的干冰清洗喷射技术而开发与研究的。 广东工业大学硕士学位论文 干冰清洗车是用于清洗超高压变电站电力设备的专业清洗设备，该设备综合运用了 机械、电气、液压、气动等方面的技术，主要由行走驱动部分，底部悬挂平台，机、 电、液控制系统部分，升降平台，干冰清洗设备和干冰喷射装置等部分组成。干冰清 洗车可以运用干冰清洗机上已成熟的喷射系统，这就为研究和开发的工作提供了可行 性和保证性，也使得干冰清洗车目前要解决的关键问题转移到怎么才能实现高空中绝 缘子的清洗问题，即怎么进行控制才能实现安全，准确，高效地完成清洗工作。因此， 干冰清洗车的控制系统成为目前主要的研究方面，而不再是干冰清洗或是喷射技术的 研究。研究高效可靠的控制系统能够给干冰清洗车的研发提供技术支持，同时对干冰 清洗车的现实可行性给予证明，对干冰清洗车在高压变电站中的安全，节能，高效的 应用有重要意义。 1 5 本文主要工作 本课题根据干冰清洗车的功能要求、工作原理与工作流程，确定系统的控制方案。 然后对干冰清洗车的关键部分调平机构和卷扬机构等机构的液压传动系统和控制系统 进行了设计与研究，由于时间和经费等条件的限制，研究重点主要集中在对电液比例 控制系统的计算机仿真设计及干冰清洗车控制系统设计上，使其传动与控制基本上实 现了干冰清洗车的运行要求，为今后自动控制的干冰清洗车样机的设计与试制提供有 力的依据。 本课题主要工作如下： 1 分析与设计干冰清洗车的结构 根据清洗车的工作原理与功能要求分析并设计了干冰清洗车各部分的机械结构。 2 确定系统的控制方案 根据干冰清洗车的工作环境和技术指标等确定其控制系统的方案。 3 设计卷扬机构和调平机构电液比例控制系统，绘制液压回路原理图。 根据干冰清洗车的工作流程及设计要求，确定控制方法，确定液压执行元件以及各 基本回路，把它们有机的结合在一起。另外，为了便于液压系统的维护和监测，选择 合适的控制器，并在系统中主要路段装设必要的检测元件( 如压力表、温度计、传感器 等) 。绘制液压原理图时，在图中按照国家标准绘制液压元件符号。 4 对系统进行液压仿真与静动态特性分析 根据液压原理图，使用m a t l a b s i m u l i n k 软件建立各个重要部分液压系统模型 4 第一章绪论 图，并设定液压元器件的参数，通过仿真，观察系统是否能按所设计流程工作，修改 所设计液压系统原理图，直到系统满足设计工艺流程。根据液压传动系统设计要求， 确定控制系统应该达到的特性指标。 5 选择设计合适的控制器 在对液压传动系统的静动态特性分析的基础上，为了使系统运行稳定、控制准确和 反应快速，根据控制要求设计控制器，并使用m a t l a b s i m u l i n k 软件进行仿真，确 定控制器各参数。 6 设计控制电路，编写控制程序 根据控制要求，确定plc 的l j o 点数和控制模块与触摸屏的选用。分配i o 点后， 画好i o 接线原理图。将液压传动工艺过程分为若干个阶段，确定每一个阶段的输入 信号和输出要控制的设备，还有不同阶段之间的联系，画出程序流程图，最后在g x d e v e l o p e r 上使用梯形图编写控制程序，在p md e s i g n e r 上设计触摸屏画面。 通过对干冰清洗车电液比例控制系统的设计与研究，基本实现了干冰清洗车控制 系统的要求。 广东工业大学硕士学位论文 第二章干冰清洗车结构与工作原理 2 1 概述 干冰清洗车是用于清洗超高压变电站电力构件的专业清洗设备，其结构和功能是针 对电力构件的特点和工作环境而研究发和设计的。本章阐述了干冰清洗车的构成，包 括干冰清洗车的机械部分、液压部分、气动部分和电气部分，分析了干冰清洗车的工 作原理和工作流程。 2 2 干冰清洗车结构组成 干冰清洗车综合运用了机械、电气、液压、气动等方面的技术，主要由履带行走驱 动部件，水平控制平台部分，干冰清洗驱动设备部分，升降平台装置等部分等部分组 成。干冰清洗车的总体结构简图如图2 1 。 图2 1 干冰清洗车总体结构图 f i g 2 1t h e s t r u c t u r ed i a g r a mo fd r yi c ec l e a n i n gc a l 1 一履带行走与水平控制平台2 一电气柜控制3 一干冰清洗驱动设备4 一