基于软plc技术的工程机械智能控制器

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1、^}_l～武汉科技大学硕士学位论文第V页附录A攻读学位期间发表的论文和参加的主要科研项目⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．56tlll}^r武汉科技大学硕士学位论文第1页第一章绪论1．1研究背景随着国家对基础建设的大力投入，重型机械设备的应用越来越广泛，但对于建筑公司、工程机械制造商等来说，对这些重型机械设备的管理也越来越难，成为管理盲区；随着机械设备的数量不断增加以及竞争的日益升级，机械设备制造商亦被迫不断升级服务，然而传统的人工现场维护高昂的人工成本及维护成本逐步成为企业的发展瓶颈，因此他们对设备的远程监控管理需求显得尤为迫切。工程机械远程监控与维护系统，是数据采集、

2、数据处理和实时数据分析的系统。如图1．1所示，工程机械远程监控及维护系统的三层结构：数据采集层、数据中心层和应用层【11。Web-Based故障诊断及性能预测系统介Web．Based系统整体故障诊断、远程实时监控性能寿命预测系统<、彳、数据中心管理系统(应用服务器群)SAN存储管理灾备管理Z‘＼现场信息处理IEEESTD1232彳产十千现场信息采集IEEESTDl45lIEEESTDl451IEEESTDl45l盾构机数据混凝土泵车数起重车数据采集系统据采集系统采集系统应用层数据中心数据采集层图1．1系统总体结构随着市场的进一步扩大，国内工程机械行业正日益快速地发展

3、，在未来一段时间内，传统工程机械控制设备由于价格因素，仍然会占据工程机械控制设备的主要市圳21。然而由于这类产品的技术含量相对较低，厂商之间的竞争愈演愈烈，市场必将很快趋于饱和。企业在这样的情况下就只能依靠研发微型化、网络化、智能化的先进工程机械设备产品来提高自我的竞争力【31。因此，新一代工程机械监控系统需要能够实现本地集中监视、控制与维护，通过Intemet或无线网络实现远程的监测、诊断、控制、维护、调度及管理等功能。第2页武汉科技大学硕士学位论文1．2国内外研究概况国外的工程机械设备在90年代以来，进入了新的发展时期【4】。近年来，随着建筑施工规模的扩大，对工

4、程机械的需求量亦迅速增加，因而对其在可靠性、安全性、维修性及经济性等方面也提出了更高的要求【5】。国外一些著名的工程机械公司在整机智能控制、远程监控系统及故障诊断方面取得了较大的进展嘲。20世纪80""90年代，PL卜可编程逻辑控制器，因其体积小、软硬件开发周期短、成本较低、安装维护简便、通用性强、抗干扰能力强、可靠性高等特点而逐渐成为国外工程机械控制器的主流【J71。然而由于对工程机械的要求越来越复杂，因此仅具备顺序控制能力的PLC已不能适应同益复杂的需求，只能应用于低中端产品，而专用的工程机械控制器由于可满足日益增强的智能化需求而逐渐成为工程机械控制器的主流【8

5、q¨。目前工程机械控制器的市场几乎被德国的西门子和力士乐、日本的三菱、芬兰的EPEC等国外产品所占据【l列。力士乐公司的工程机械PLC控制器，采用16位嵌入式微处理器，具4路开关量输入，2路频率输入，2路比例输出，2路开关量输出，2路比例输入，RS232接口和CAN现场总线。EPEC公司生产的EPECOy控制器的处理器相当于486微机的水平，有52个I／O接口，2个CAN和2个RS232／R$485，512KSRAM，8M闪存，8MDRAM。可驱动12片电液比例阀，有专门的显示屏，具备防水、抗冲击、防电磁干扰等功能。EPECOy获得了较广泛的认可，因其具有人性化的界

6、面和丰富的接口，成为新一代控制器的典型代表。我国近几年来对智能控制及监控的研究较为活跃，除了召开一些智能控制的学术会议外，清华大学、浙江大学、上海交通大学、西北工业大学、华东化工学院等取得了一批重要研究成果，智能控制已成为我国的工程机械控制领域一门独立的新兴的学科【131。2006年，三一重工推出了工程机械专用运动控制器SYMC(SANYMotionController)。SYMC应用于三一重工的起重机、泵车、摊铺机等产品【141。常林LTU75多功能沥青混凝土摊铺机采用微电脑控制，摊铺速度采用恒速自动控制技术。行驶时其左右独立驱动，可实现更利于弯道作业的无滑移转向

7、。主要应用于高速公路上面层和基层各种材料的摊铺作业【15】，它是摊铺基础稳定材料和路面沥青混凝土材料的理想设备，采用力士乐公司的MC6控制器、电子自动找平、超声波料位传感等当今世界上最先进的技术【16J。国内科研院所及高校在工程机械智能控制器及其自主产权方面也做了不懈的努力，然而大多数都是在国外产品的基础上进行二次开发。本课题项目亦借鉴国外先进的工程机械控制器，研究国产起重车新型控制器，解决起重车控制器国产化，为起重车新型控制器开发提供软硬件技术支撑，打破国外控制器对市场的垄断，形成自主民族品牌。武汉科技大学硕士学位论文第3页1．3主要研究内容首先，在对传统信息