全液壓雙鋼輪壓路機(jī)是在現(xiàn)代路面施工中對(duì)路面進(jìn)行壓實(shí)，使其達(dá)到預(yù)定密實(shí)度、平整度要求的一種施工設(shè)備。由于壓路機(jī)主要是利用它的行走及振動(dòng)進(jìn)行工作，因此，其行走速度和激振力則決定了施工質(zhì)量的關(guān)鍵。作為主動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作狀況和工作效率直接影響壓路機(jī)整機(jī)工作性能和壽命；其工作轉(zhuǎn)速直接影響整機(jī)輸出功率。為了提高壓路機(jī)整機(jī)工作性能、工作效率，最大限度發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)全程調(diào)速性能，我們通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到上述目的。

雙鋼輪壓路機(jī)在正常工作中有三種狀態(tài)：靜碾壓行走、振動(dòng)行走和轉(zhuǎn)場(chǎng)高速行走，這三種狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的功率輸出是不同的，將行駛手柄、檔位開關(guān)及振動(dòng)開關(guān)三個(gè)開關(guān)量信號(hào)輸入到PLC，通過相互間的邏輯關(guān)系可分別確定發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)PLC還接收到來(lái)至發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼上的轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)一同送入PLC中PID調(diào)節(jié)器，通過某種運(yùn)算，輸出一個(gè)高速脈沖和方向信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將其轉(zhuǎn)換為兩個(gè)相位差180°的驅(qū)動(dòng)脈沖串給直線步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定轉(zhuǎn)角使花鍵軸發(fā)生相應(yīng)直線位移，并帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)油門拉桿精確到達(dá)給定位置，最終使發(fā)動(dòng)機(jī)在所給定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出與動(dòng)力需求的最佳匹配。

目前，在市場(chǎng)上應(yīng)用于電控油門裝置的驅(qū)動(dòng)裝置有直線比例電磁鐵、擺動(dòng)步進(jìn)電機(jī)和直線步進(jìn)電機(jī)，對(duì)比分析如下：

直線比例電磁鐵：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，免維護(hù)，可靠性高，響應(yīng)快，能實(shí)現(xiàn)位移的精確控制，采用PWM脈沖信號(hào)控制，脈沖頻率較低<200Hz；缺點(diǎn)是沒有自鎖能力，耗用電流大，最大位置時(shí)電流為3.5A，線圈發(fā)熱導(dǎo)致熱穩(wěn)定性差，線性差。

擺動(dòng)步進(jìn)電機(jī)：可以采用PWM或PTO脈沖信號(hào)控制，響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，耗用功率??；缺點(diǎn)是直齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，沒有自鎖能力，閉環(huán)控制時(shí)穩(wěn)定性差。

直線步進(jìn)電機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，免維護(hù)，可靠性高，能實(shí)現(xiàn)位移的精確控制，采用PTO脈沖信號(hào)控制，假如步進(jìn)電機(jī)每得到一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)一個(gè)轉(zhuǎn)角為5°～12°，轉(zhuǎn)換成直線位移則可達(dá)0.05～0.10mm的精確度，響應(yīng)快，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，十分容易實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)，抗干擾能力強(qiáng)，有自鎖能力，缺點(diǎn)是要求脈沖頻率較高>500Hz，必須有極限位置過載保護(hù)裝置。綜合以上分析，我們最終選擇了直線步進(jìn)電機(jī)，通過提高安裝配合精度，高怠速限位保護(hù)及程序軟保護(hù)，不但滿足了恒轉(zhuǎn)速精確控制，控制精度±20RPM,使用壽命也大大提高，已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品批量使用1000小時(shí)無(wú)故障。在壓路機(jī)工作中，如果出現(xiàn)較大負(fù)載突變，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過或低于允許的工作轉(zhuǎn)度，有可能對(duì)設(shè)備造成重大的損壞，為此，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行多種方式的限幅軟保護(hù)和機(jī)械限位硬保護(hù)。

在發(fā)動(dòng)機(jī)升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值反饋回PLC，由PLC進(jìn)行高速計(jì)數(shù)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，高速計(jì)數(shù)器增計(jì)數(shù)；步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，高速計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)，PLC自動(dòng)分析發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)步數(shù)，并進(jìn)行運(yùn)算處理得出步進(jìn)電機(jī)允許正轉(zhuǎn)的最高步數(shù)，當(dāng)由于意外原因引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速向最高轉(zhuǎn)速上升時(shí)，PLC自動(dòng)封鎖步進(jìn)電機(jī)，以保證柴油機(jī)不會(huì)超過所允許的最高轉(zhuǎn)速；如果發(fā)動(dòng)機(jī)油門已處于最大開度，而此時(shí)轉(zhuǎn)速值仍低于給定值，PID將出現(xiàn)失調(diào)，此時(shí)限位開關(guān)動(dòng)作，關(guān)閉高速脈沖輸出，PID清零，步進(jìn)電機(jī)停止工作。

我們先后在全液壓雙鋼輪壓路機(jī)、全液膠輪壓路機(jī)上采用了以上控制技術(shù)，均取得了良好效果：第一，很容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化操作，減輕了操作手勞動(dòng)強(qiáng)度，操作臺(tái)布局更為簡(jiǎn)化和美觀；第二，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)載時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)到不同轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載與動(dòng)力的最佳匹配，降低了燃油消耗；第三，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在低怠速下穩(wěn)定運(yùn)行，并避開了整機(jī)共振區(qū)域，降低了低速機(jī)器振動(dòng)噪音和排放污染。采用本控制裝置不僅大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，整機(jī)的可靠性、可操作性得到提高，優(yōu)越性得到充分發(fā)揮，受到了廣大用戶的一致好評(píng)。