工程机械底盘柴油机调速系统的设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 工程机械底盘柴油机调速系统的设计一、概述图3-1 柴油机调速电路模块连接图右图3-1是柴油机调速电路模块连接图，其中PLC接收钮子开关的信号，经过PLC的处理后发出脉宽可控制的PWM波形，PWM波形通过步进电机驱动器放大后驱动步进电机作径向运动，然后通过柴油机油门拉丝最终控制柴油机转速的调整。待柴油机速度稳定后通过霍尔传感器传感数据送回PLC，经PLC处理后送入显示器进行转速的实时显示，达到完整的闭环控制系统。二、设计要求本次课程设计要求设计出一套工程机械底盘柴油机调速电路，使得我们可以在拨动一个调速按钮或开关时，就可以控制底盘的柴油机转速，以满足我们工程机械产品对底盘速度的要求。三、设计方案论证本文设计出的工程机械底盘柴油机调速系统，包括一个PLC的处理器、步进电机驱动器、步进电机及显示器，调速按钮发出指令传送给PLC，PLC处理数据后通过步进电机驱动器控制步进电机径向运动，从而控制柴油机的转速，待柴油机速度稳定后通过发电机W端口发回数据并显示，实现一个完整的闭环控制系统。以上的闭环控制系统能够反馈调速后的结果，当调速没达到要求的时候，能够自动进行反馈修正，能较好的实现工程机械底盘柴油机的转速调节。四、电气原理图的设计作为以柴油机为主要动力源的工程机械产品，除去部分采用电力及不同控制方式外，大部分的产品都采用步进电机方式控制柴油机转速，其中包括柴油机拖泵、挖掘机等等产品，好处在于无需更改柴油机上面ECU的任何参数，保证了机器的稳定性，缺点也很明显，由于需要额外的设备来满足要求，所以成本及故障率都会增加。下图3-2为柴油机调速电路图，其中调速按键通过钮子开关从PLC的I1.0和I1.1端口输入，PLC采集信号后通过分析处理改变PWM波的占空比，从引脚Q0.0脚输出，搭配Q0.2脚的方向控制以及Q1.0脚的使能信号，即可控制步进电机。由于PLC输出功率有限故需要搭配步进电机驱动器才能正常驱动步进电机。I0.1口用来连接发电机W端信号，从而用于识别柴油机实时转速为多少。图3-2柴油机调速电路五、 主要元器件选型5.1 可编程控制器的CPU选择S7-200 CPU224的PLC集成14输入/10输出共24个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至256路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可以很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。根据上面表格的I/O分配，通过查阅手册选择S7-200 CPU224基本单元（14DI/10DO出）1台。CPU224有14个输入端口，10个输出端口，满足系统对输入输出端口的要求，不需要再增加扩展单元，它属于整体式结构。整体式PLC具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低的优点。一般小型或超小型PLC多采用这种结构。模块式PLC把各个组成部分做成独立的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等。综上所述，应选择S7-200CPU224基本单元。5.2 PLC的I/O地址分配表表3-1 I/0地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号升速信号钮子开关S1-1I1.0降速信号钮子开关S1-2I1.1W端转速信号发电机M1I0.1输出信号运行信号PULDT10Q0.0方向信号DIRDT9Q0.2使能信号EnableDT1Q1.05.3 PLC梯形图程序据前面的调速电路原理以及I/O口分配，我们编出下列PLC梯形图程序：六、装配与工艺PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计应结合系统的控制要求来进