一種線性運動仿真調試工裝的設計與應用

章弘威

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

0 背景

混凝土攪拌站控制程序升級后，需要進行仿真測試，但是諸如主機料門、攏料斗料門、提升斗動作的正確性，無法進行模擬仿真測試，都是通過手動給定信號，走完流程，具有一定的被迫性，無法完整的測試軟件功能，影響軟件的測試質量。

電器柜下線調試的時候，也是一直依靠手動給定信號，無法準確測試軟件及電器柜的正確性，一直困擾著調試，影響調試速度及質量。因此設計一款通用線性運動調試工裝迫在眉睫，勢在必行。

1 線性運動的定義

圖 1 線性運動

如圖 1 所示，線性運動的定義：在一定的行程內，分別設有左極限、右極限檢測和中位檢測。當控制對象收到正信號的時候，向左運動，檢測到左極限的時候，自動停止，再收到負信號的時候，向右運動；在檢測到有右極限的時候，自動停止，在信號給定的情況下，可以實現自動或者手動的往返運動。當然也可以停在任何一個位置。

可以看出，具有線性運動的特性的部件很普遍：比如：骨料緩存斗的料門動作、攪拌主機的料門、攏料斗的料門、提升斗的動作、泵車的中心泵的運動、支腿油缸的伸縮等。

2 線性運動仿真調試工裝的方案設計

經過查閱資料，團隊討論，最終提出以下 4 個方案，分別是：

方案 1：氣源＋電磁閥＋氣缸＋位置檢測

缺點：需要單獨提供氣源，使用場合受限。

方案 2：液壓泵＋電磁閥＋油缸＋位置檢測

缺點：占地面積大，使用場合受限。

方案 3：電動推桿＋位置檢測

缺點：位置檢測工裝需要定制加工，實現難度高。

方案 4：小型伺服系統＋配套的位置檢測

優點：占地小，可適用所有的線性運動的調試，實現難度較低。

通過充分的方案對比，最終確定方案 4。

3 一種線性運動仿真調試工裝方案實施

3.1 組成及工作原理

該工裝方案的構成見圖 2 所示。由構成圖中可以看出：通用線性運動仿真調試工裝由 KH-01 可編程控制器、 DM542 驅動器、步進電機、接近開關、絲桿以及滑塊等部件構成。

其工作原理圖如下：系統發出控制指令通過控制器、驅動器控制滑塊直線運動，也可以停在任意一個位置；通過位置檢測開關，將位置信號反饋給控制系統；在全關的情況下，系統只允許左行；在全開的情況下，系統只允許右行。

3.2 接線原理（圖 3）

3.3 參數設置

3.3.1 驅動器撥碼開關設置

SW1 SW2SW3“ON” 額定輸出電流為 1A。

SW4“OFF” 具有半流功能，500ms 無脈沖降流至額定輸出電流的 0.7 倍。

SW5SW6SW7SW8 “ONOFFONON”電機每轉步數為 800。

圖 2 構成圖

圖 3 接線原理圖

3.3.2 控制器程序

控制器程序見表 1。

表 1 控制器程序

4 現場應用

圖 4 為該工裝程序在實驗室用于測試主機料門、攏料斗料門、提升斗等程序的正確性，圖 5 為在車間用于測試電器柜接線的正確性。

圖 4 應用于實驗室

圖 5 應用于車間

5 小結

本文所介紹的線性運動仿真工裝，具有結構簡單、控制可靠、安裝方便、易編程等優點，能夠完全模擬攪拌主機料門、攏料斗料門、提升機等設備的動作過程，可取代原有的點動模擬，實現了自動控制。

通過該調試工裝及時發現程序及電氣柜不正確性共 10 次，并及時處理極大的提高了調試質量，預計減少質量損失 5 萬元；平均每臺攪拌站的調試時間可減少20 分鐘， 極大的提高了調試速度。

該線性運動仿真工裝，可以提高系統調試質量，同時使攪拌站控制系統的調試變得十分高效便捷，具有一定推廣使用的價值。