基于PLC的自卸汽车举升机构控制系统的研究与开发

摘要

自卸车属于运输类专用车辆的范畴，由于其具备装卸过程全部机械化的优点，常与各种工程机械联合作业，在工程建设中发挥着重要作用。举升机构作为自卸车卸货作业的核心部件，其控制系统的性能对于自卸车的装卸工作至关重要。
　　论文分析了国内外自卸车的市场前景，以及自卸车的举升机构及其控制系统的研究现状，总结了传统的举升机构控制系统存在操作复杂、稳定性不够以及安全性不足等问题。针对这些问题，通过分析比较不同车载控制器的优缺点，总结前人的研究成果并结合当前的新技术，论文采用PLC技术，研究开发了自卸车举升机构电控系统。
　　首先论文针对市场前景好的重型自卸车，选择T式举升机构作为研究对象。对举升机构进行受力分析，利用MATLAB求解得出工作过程中的油缸负载情况，确定了举升时车厢以及液压系统的工作参数。
　　接着分析了传统自卸车的气控液压操作系统，在原有液压系统基础上，设计了新的举升机构液压系统，确定了液压系统的主要元件，并利用AMESim软件对液压系统进行了仿真分析，在分析举升机构系统需求的基础上，确定了举升机构控制系统的功能需求。
　　根据系统的控制需求，选择西门子S7-200系列为本控制系统的PLC类型，确定PLC的硬件配置。选用合适的角度传感器，设计角度监控装置，对举升时车厢与副车架的角度进行监控。根据举升机构控制系统的设计需求，分别设计出手动操作和自动操作两部分的梯形图程序。
　　利用S7-200仿真软件Simulation1.2，在PC上完成了对举升机构控制程序的仿真调试，保证控制程序满足要求，获得了满足控制需求的梯形图程序;利用TKPLC-2型可编程控制器实验装置对仿真调试好的举升机构控制程序进行模拟实验，在模拟实验过程中，根据实验的结果对控制程序进行进一步优化，最终确定了满足控制要求的梯形图程序。
　　实验结果表明，采用PLC技术对举升机构控制系统进行开发，可以提高自卸车的自动化水平，改进举升机构的控制方式，提高举升机构的控制可靠性和安全性，能降低自卸车运输和作业时的风险，具有一定的市场前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 自卸车发展现状及发展动态

1．2 自卸车举升机构发展现状及研究动态

1．3 本课题研究意义及内容

第二章 自卸汽车举升机构受力分析

2．1 自卸汽车概述

2．1．1 自卸汽车的性能参数

2．1．2 最大举升角和举升降落时间

2．1．3 举升油缸参数

2．2 自卸汽车举升机构的分类及选型

2．2．1 举升机构的分类

2．2．2 举升机构的选型

2．2．3 T式举升机构工作原理

2．3 T式举升机构的受力分析

第三章 自卸车举升机构控制系统方案设计

3．1 举升机构液压系统设计

3．1．1 举升机构液压系统总体设计

3．1．2 液压系统主要元件的选型

3．2 举升机构的建模与仿真

3．2．2 举升机构液压系统的建模与仿真分析

3．3 自卸汽车举升机构控制模块方案设计

3．3．1 自卸汽车举升机构控制模块功能要求

3．3．2 控制方案论证

第四章 基于PLC的自卸汽车举升机构控制系统设计

4．1．1 PLC的组成结构

4．1．2 PLC的基本原理

4．1．3 PLC的工作过程

4．1．4 PLC的应用领域

4．2 PLC控制系统硬件设计

4．2．1 举升角监控装置设计

4．2．2 限位开关

4．2．3 I/O分配及PLC选择

4．2．4 PLC的外部接线

4．3 PLC控制程序设计

4．3．1 PLC的编程理论

4．3．2 STEP 7-MicroWIN编程软件

4．3．3 举升机构控制系统的程序总体设计

4．3．4 PLC控制系统梯形图程序

第五章 控制程序仿真试验

5．1 举升机构PLC控制程序的仿真

5．1．1 仿真软件介绍

5．1．2 举升机构PLC控制程序仿真

5．2 PLC程序模拟实验

5．1．1 手动操作程序模拟实验

5．1．2 自动操作程序模拟程序

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果