一種線性運(yùn)動(dòng)仿真調(diào)試工裝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

章弘威

（徐州徐工施維英機(jī)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(jí)后，需要進(jìn)行仿真測(cè)試，但是諸如主機(jī)料門、攏料斗料門、提升斗動(dòng)作的正確性，無法進(jìn)行模擬仿真測(cè)試，都是通過手動(dòng)給定信號(hào)，走完流程，具有一定的被迫性，無法完整的測(cè)試軟件功能，影響軟件的測(cè)試質(zhì)量。

電器柜下線調(diào)試的時(shí)候，也是一直依靠手動(dòng)給定信號(hào)，無法準(zhǔn)確測(cè)試軟件及電器柜的正確性，一直困擾著調(diào)試，影響調(diào)試速度及質(zhì)量。因此設(shè)計(jì)一款通用線性運(yùn)動(dòng)調(diào)試工裝迫在眉睫，勢(shì)在必行。

1 線性運(yùn)動(dòng)的定義

圖 1 線性運(yùn)動(dòng)

如圖 1 所示，線性運(yùn)動(dòng)的定義：在一定的行程內(nèi)，分別設(shè)有左極限、右極限檢測(cè)和中位檢測(cè)。當(dāng)控制對(duì)象收到正信號(hào)的時(shí)候，向左運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)到左極限的時(shí)候，自動(dòng)停止，再收到負(fù)信號(hào)的時(shí)候，向右運(yùn)動(dòng)；在檢測(cè)到有右極限的時(shí)候，自動(dòng)停止，在信號(hào)給定的情況下，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或者手動(dòng)的往返運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然也可以停在任何一個(gè)位置。

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

2 線性運(yùn)動(dòng)仿真調(diào)試工裝的方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過查閱資料，團(tuán)隊(duì)討論，最終提出以下 4 個(gè)方案，分別是：

方案 1：氣源＋電磁閥＋氣缸＋位置檢測(cè)

缺點(diǎn)：需要單獨(dú)提供氣源，使用場(chǎng)合受限。

方案 2：液壓泵＋電磁閥＋油缸＋位置檢測(cè)

缺點(diǎn)：占地面積大，使用場(chǎng)合受限。

方案 3：電動(dòng)推桿＋位置檢測(cè)

缺點(diǎn)：位置檢測(cè)工裝需要定制加工，實(shí)現(xiàn)難度高。

方案 4：小型伺服系統(tǒng)＋配套的位置檢測(cè)

優(yōu)點(diǎn)：占地小，可適用所有的線性運(yùn)動(dòng)的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)難度較低。

通過充分的方案對(duì)比，最終確定方案 4。

3 一種線性運(yùn)動(dòng)仿真調(diào)試工裝方案實(shí)施

3.1 組成及工作原理

該工裝方案的構(gòu)成見圖 2 所示。由構(gòu)成圖中可以看出：通用線性運(yùn)動(dòng)仿真調(diào)試工裝由 KH-01 可編程控制器、 DM542 驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、接近開關(guān)、絲桿以及滑塊等部件構(gòu)成。

其工作原理圖如下：系統(tǒng)發(fā)出控制指令通過控制器、驅(qū)動(dòng)器控制滑塊直線運(yùn)動(dòng)，也可以停在任意一個(gè)位置；通過位置檢測(cè)開關(guān)，將位置信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)；在全關(guān)的情況下，系統(tǒng)只允許左行；在全開的情況下，系統(tǒng)只允許右行。

3.2 接線原理（圖 3）

3.3 參數(shù)設(shè)置

3.3.1 驅(qū)動(dòng)器撥碼開關(guān)設(shè)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(jī)每轉(zhuǎn)步數(shù)為 800。

圖 2 構(gòu)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(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

圖 4 為該工裝程序在實(shí)驗(yàn)室用于測(cè)試主機(jī)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(cè)試電器柜接線的正確性。

圖 4 應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室

圖 5 應(yīng)用于車間

5 小結(jié)

本文所介紹的線性運(yùn)動(dòng)仿真工裝，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制可靠、安裝方便、易編程等優(yōu)點(diǎn)，能夠完全模擬攪拌主機(jī)料門、攏料斗料門、提升機(jī)等設(shè)備的動(dòng)作過程，可取代原有的點(diǎn)動(dòng)模擬，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。

通過該調(diào)試工裝及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序及電氣柜不正確性共 10 次，并及時(shí)處理極大的提高了調(diào)試質(zhì)量，預(yù)計(jì)減少質(zhì)量損失 5 萬元；平均每臺(tái)攪拌站的調(diào)試時(shí)間可減少20 分鐘， 極大的提高了調(diào)試速度。

該線性運(yùn)動(dòng)仿真工裝，可以提高系統(tǒng)調(diào)試質(zhì)量，同時(shí)使攪拌站控制系統(tǒng)的調(diào)試變得十分高效便捷，具有一定推廣使用的價(jià)值。