進口設備電氣及液壓控制國產化改造探討

于躍成

摘 要 以某一公司從國外引進的運梁車為例，最大載重為9000t，圍繞其國產化改造進行探討。經過設計論證、制造以及調試之后，經過改造之后的設備滿足相關標準。

關鍵詞 進口設備;電氣;液壓控制;國產化改造

某公司自2010年購置的意大利運梁車之后，但在使用幾個項目后，進行檢查發現運梁車的液壓與電氣系統均出現了損壞的情況。因此，為了避免對于后續項目建設造成影響，需改造運梁車的電氣系統和液壓系統。

1 原車概況

在這一運梁車中，其電氣系統是采用西門子S7-300PLC控制，轉向角度反饋是由角度編碼器負責，而轉向角度則是由駕駛室中的左手柄負責控制，行走的方向和速度是由右手柄負責控制。而驅動泵以及驅動馬達等，主要是由控制器輸出到放大電路板，然后經過信號轉化后實現;而西門子觸摸屏能夠實現信息交換以及其他操作。

2 控制系統的存在問題與缺陷

2.1 西門子控制器在工業自動化中的應用

在及廠房、慢性流動作業設備中，應用PLC模塊并不是完全密封的形式，而是屬于板卡，并且插件采用的是組裝形式。同時，對于環境的濕度、溫度要求相對較高，不適合在惡劣的工況、環境下應用。而運梁車在野外作業的過程中，也會經常遇到較差的路況，如顛簸、粉塵等，并且溫差相對較大。

2.2 操作手柄自動復位

無滑動阻尼，駕駛人員在駕駛過程中必須要一直握住手柄，在進行駕駛模式的切換時，則需要停車進行。這一方式不僅會對作業效率造成嚴重影響，還會導致駕駛人員出現疲勞駕駛。另外，運梁車采用的國外系統在未來的維修和保養會產生較大的不便。

3 具體改造方案

3.1 駕駛室的改造

原來的運梁車是采用手柄操作模式，但這一模式具有較大的不變，容易出現疲勞操作的情況，從而導致工作效率下降。而基于這一問題，通過將原來的手操作改造為多圈方向盤控制，同時配上能夠顯示更多內容和信息的顯示系統。

3.2 控制器的改造

運梁車的原有控制器為西門子，主要是應用于慢性流動作業設備或是工業自動化中的設備，但是這一PLC模式并不是完全密封，并且其適應的環境溫度、環境濕度要求非常高，并不適合在惡劣的工況和環境中應用。所以，改造之后的控制器采用車載控制器。

3.3 轉型比例閥

原來的運梁車轉型比例閥主要是采用中衛電壓控制，但該方式的弊端十分明顯。中位電壓信號必須要保障實時供電的目的，而通過更換轉型比例閥的電控模塊，將閥體保留，然后采取雙衛控制的形式。這一方式即使出現控制信號失效的情況，懸掛也不會自動轉向，有效保障了新車的安全性。

3.4 編碼器的改造

由于原來的運梁車編碼器無法與經過改造之后的控制器匹配，所以將編碼器改造為CAN總線光電絕對值編碼器[1]。

3.5 控制系統的改造

采用車載控制系統取代原有的工業控制系統。采用芬蘭制造生產的epec控制器，能夠應用在各種工程車輛的控制系統內，epec控制器的溫度適應范圍在-40℃～+70℃之間。而防護等級為IP67，并且還具有全密封、抗干擾等眾多特點。

3.6 液壓油冷卻系統的改造

運梁車原來的系統是采用交流380V電機冷卻設備，但是在使用經過幾個項目后，冷卻設備出現損壞，而經過對各個方面進行比較之后，選擇更換為液壓泵、馬達驅動方式。

3.7 操作方式的轉變

更換設備轉型操作，從以往的手柄模式改為多圈方向盤控制，而核心部件則采用多圈電位器速度操作，另外將腳踏板控制代替以往的手柄控制[2]。

3.8 更換角度傳感器

采用CAN總線供電絕對值編碼器取代原來的電位記。而經過更換之后，不僅能夠提高轉向精度，并且還可以簡化電纜數量，提高系統可靠性。而因為原有的編碼器成本較高，所以更換之后，可以降低成本費用。

4 創新設計

4.1 CAN總線分部控制精簡系統結構

通過CAN總線分部控制能夠簡化系統結構，從而提高數據的傳輸速率，避免傳輸延遲。所以，利用CAN總線分部控制可以有效避免傳輸延遲，實現了控制精準性的目的。另外，因為系統具有角的體量，因此選擇CR0032型控制器，這一型號的控制器可以提高傳輸效率，同時設置CAN總線傳輸速率為250k。除此之外，將網絡拓撲結構應用在其中，可以使各項性能指標滿足要求。

4.2 自動調平以及傾斜報警功能

將兩個雙軸傾角傳感器固定在主梁結構上，這一方式能夠使運梁車在運行期間實現對應縱橫向水平姿態的監控，同時通過利用預先設定的限制，如果一旦超出限制范圍，運梁車將會立即停止行走，并通過自動化方式實施調平處理。另外，危險值也能夠進行提前設定，在運行過程中一旦超出，那么將會自動觸發報警器。

4.3 運梁距離實時顯示功能

在運梁車的前端安裝一個激光測距傳感器，在開展運梁作業的過程中，能夠更加準確地獲得運梁車與架橋機之間的實際距離，并將其中的信息顯示在顯示器上。而顯示器還具有報警的功能，可以滿足眾多環境下的運梁車施工距離要求。通過預先設定報警距離，一旦超出這一距離范圍外，將會觸發報警器，同時發出持續的蜂鳴警告[3]。

4.4 自動輔助駕駛功能

為了可以提高運行的安全性，通過在運梁車的4個角安裝激光測距傳感器，可以有效提升運梁車在工作過程中的距離檢測精度。在運梁車經過隧道等狹窄區域時，能夠自動得到運梁車與左右兩側道路之間的距離，同時顯示在顯示器上。如果運梁車一旦超出安全范圍，那么系統同樣會發出警報。

5 結束語

綜上所述，通過分析運梁車的設計、生產、安裝等流程，對得到的產品還需進行試運行，之后經過試運行才可以優化其中的問題，然后正式運載高鐵箱梁。經過國產化改造之后，必須要在操作習慣、可靠性等方面滿足施工要求，并且在對于運梁車的液壓系統、電氣系統進行改造之后，運梁車將會具有更高的運行效率，并且功能十分豐富。

參考文獻

[1] 賴寧偉.基于進口設備中電氣及 液壓控制國產化改造技術研究[J].中國高新科技，2019（5）：77-79.

[2] 羅利軍，張司博，郭欣.TLC550型運梁車轉向、支腿液壓系統故障分析與解決[J].工程機械，2017（9）：67-70.

[3] 陳建華，余德林.電氣控制與液壓控制基本特性比較[J].北京工業職業技術學院學報，2016，15（2）：9-11.