CN103306232B - 一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置及其方法，控制装置包括液压油箱、风机油缸液压系统、风机马达液压系统和PLC控制系统，其中：风机油缸液压系统包括车载发动机、液压泵、风机左升降油缸、风机右升降油缸、风道转换油缸、左风门油缸和右风门油缸；风机马达液压系统包括风机发动机、风机变量泵、风机变量泵排量调节机构、风机变量泵排量控制电磁阀、换油泵和风机马达；该控制方法通过限位开关检测油缸极限位置，通过风压传感器探测风压，通过PLC控制器控制各个油缸的动作，从而实现风机风压与地面的自适应调节，提高吹雪除雪效果。

Description

一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置及方法

技术领域

本发明属于道路除雪领域，涉及一种除雪车，具体涉及一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置及方法。

背景技术

在中国的东北、西北等地区，冬季降雪时间长，降雪量大，严重影响道路和机场的正常通行。特别是机场，受降雪影响最大，需要高效率、高质量的吹雪设备。

针对不同的积雪厚度，机场除雪使用的组合设备不同，一般由抛雪、推雪、扫雪和吹雪等设备进行组合除雪，其中吹雪设备必不可少。针对不同厚度的积雪，采用不同的风机发动机工作功率是高质量吹雪和节能的关键，其中吹风机风压的控制是其关键控制技术。

目前中国专利“风冷吹风机”(专利号：ZL200520104306.8)，是一种采用单一风筒的吹风机结构专利，通过风筒的高压吹风吹雪；中国专利“风冷扫雪机”(专利号：ZL201020562502.0)，相比“风冷吹风机”专利，吹风机结构更加具体，具有左、中和右3个吹风口，仍然是结构设计；中国专利“冷吹扫雪车风机”(专利号：ZL200720175403.5)，主要是通过结构设计提高风机效率，相比“风冷扫雪机”专利，其主要差异是吹风机吹风结构为竖直方向布局。目前并无冷吹风机除雪车风压自动调整控制方面的研究和报道。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的是提供一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置及其控制方法，解决现有冷吹风机适应路况和道路积雪厚度能力差，不能有效保证工作中风压压力恒定和节能的问题。

为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置，包括液压油箱、风机油缸液压系统、风机马达液压系统和PLC控制系统，其中：

所述的除雪车至少包括车体和风机，风机两侧通过对称的风机左升降油缸和风机右升降油缸安装在车体的底盘尾部上；所述的风机包括风机上端、左风道和右风道，风机的结构呈“八”字状，左风道的下端和右风道的的下端平齐，风机上端通过风机伸缩软管与车体连接，在左风道的下端和右风道的下端安装有风机壳体；风机壳体下侧通过联接键安装有除雪吹风风道；

风机上端的内侧安装有风道转换，风道转换门上固定有风道转换旋转轴，风道转换旋转轴安装在风机上端内，风道转换旋转轴与风道转换旋转力臂固定连接，风道转换旋转力臂与安装在风机上的风道转换油缸铰接；

左风道的下端内部安装有左风门，左风门与安装在风机壳体上的左风门旋转轴固定，左风门旋转轴与左风门旋转力臂固定连接，左风门旋转力臂与安装在左风道上的左风门油缸铰接；

右风道的下端内部安装有右风门，右风门与安装在风机壳体上的右风门旋转轴固定，右风门旋转轴与右风门旋转力臂固定连接，右风门旋转力臂与安装在右风道上的右风门油缸铰接；

所述的风机油缸液压系统包括车载发动机、液压泵、风机左升降油缸、风机右升降油缸、风道转换油缸、左风门油缸和右风门油缸；液压油箱中安装有液压泵，车载发动机通过取力器与液压泵相连，液压泵的输出端分为五条输出支油路，五条输出支油路分别与风机左升降比例阀、风机右升降比例阀、风道转换电磁阀、左风门电磁阀和右风门电磁阀的输入端相连，风机左升降比例阀通过平衡阀与风机左升降油缸相连，风机右升降比例阀通过平衡阀与风机右升降油缸相连，风道转换电磁阀通过平衡阀与风道转换油缸相连，左风门电磁阀通过平衡阀与左风门油缸相连，右风门电磁阀通过平衡阀与右风门油缸相连，风机左升降比例阀、风机右升降比例阀、风道转换电磁阀、左风门电磁阀和右风门电磁阀的输出端合并为一条输入油路，输入油路与安装在液压油箱中的第一过滤器相连，输入油路上还安装有相互配合使用的工作压力电磁阀和第一溢流阀，工作压力电磁阀和第一溢流阀用于建立风机油缸液压系统的压力；

所述的风机马达液压系统包括风机发动机、风机变量泵、风机变量泵排量调节机构、风机变量泵排量控制电磁阀、换油泵和风机马达；风机马达通过联轴器与风机的风扇相连，风机马达上连接有用于实现风机马达的溢流功能的第二溢流阀，风机马达上连接有用于实现风机马达的补油功能的二位三通换向阀；风机发动机通过联轴器与风机变量泵相连，风机变量泵与风机变量泵排量调节机构相连，风机变量泵排量调节机构与风机变量泵排量控制电磁阀相连；风机变量泵和风机马达组成一个闭式液压回路，换油泵的一端与风机变量泵相连用于为闭式液压回路换油，降低闭式油路的油温，换油泵的另一端与液压油箱中的第二过滤器相连；

所述的PLC控制系统中，左风道的内壁上均匀布置有左风道风压传感器；右风道的内壁上均匀布置有右风道风压传感器；风机左升降限位开关通过限位开关固定支架安装在车体上，用于检测风机左升降油缸与风机相连的支耳上的档块，实现风机左升降油缸的上升极限位置开关检测；风机右升降限位开关通过限位开关固定支架安装在车体上，用于检测风机右升降油缸与风机相连的支耳上的档块，实现风机右升降油缸的上升极限位置开关检测；

左风道风压传感器、右风道风压传感器、风机左升降限位开关和风机右升降限位开关分别与PLC控制器的输入端相连，PLC控制器的输出端分别与风机左升降比例阀、风机右升降比例阀、风道转换电磁阀、左风门电磁阀、右风门电磁阀、工作压力电磁阀和风机变量泵排量控制电磁阀相连，PLC控制器还与用于控制风机发动机转速的风机发动机ECU相连，PLC控制器上还连接有操作面板。

一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制方法，该方法按照以下步骤进行：

步骤一：启动：

风机左升降限位开关检测风机左升降油缸的位置，风机右升降限位开关检测风机右升降油缸的位置，PLC控制器获取风机左升降油缸和风机右升降油缸的位置信息，其中：

(Ⅰ)当风机左升降油缸未处于极限位置时，PLC控制器通过风机左升降比例阀控制风机左升降油缸上升；

(Ⅱ)当风机右升降油缸未处于极限位置时，PLC控制器通过风机右升降比例阀控制风机右升降油缸上升；

(Ⅲ)当风机左升降油缸和风机右升降油缸均处于极限位置时，PLC控制器关闭风机左升降比例阀和风机右升降比例阀的电流；

步骤二：工作风道选择：

PLC控制器检测到操作面板的工作风道选择信号后，PLC控制器将控制相应油缸打开相应的风道，关闭不使用的风道；

(Ⅰ)当PLC控制器检测到操作面板输入左风道工作信号后，PLC控制器首先将通过风道转换电磁阀控制风道转换油缸全伸使风道转换门将右风道8关闭，左风道打开，然后PLC控制器通过左风门电磁阀控制左风门油缸全伸，使得左风门打开，同时PLC控制器通过右风门电磁阀控制右风门油缸全缩，使得右风门关闭；

(Ⅱ)当PLC控制器检测到操作面板输入右风道工作信号后，PLC控制器首先将通过风道转换电磁阀控制风道转换油缸全缩使风道转换门将左风道关闭，右风道打开，然后PLC控制器通过右风门电磁阀控制右风门油缸全伸，使得右风门打开，同时PLC控制器通过左风门电磁阀控制左风门油缸全缩，使得左风门关闭；

步骤三：工作电磁阀断电：

PLC控制器对步骤二的工作油缸动作时进行计时，当风道转换电磁阀、左风门电磁阀或右风门电磁阀的动作时间达到10s后，关闭该电磁阀；

步骤四：风机发动机速度控制：

PLC控制器检测到操作面板输入的工作模式后，按照PLC控制器中预定义的风机工作模式，通过CAN总线的J1939协议与风机发动机ECU通讯，控制风机发动机到指定的转速；

步骤五：风机风压控制：

当为左风道工作，则PLC控制器通过左风道风压传感器采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；当为右风道工作，则PLC控制器通过右风道风压传感器采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；PLC控制器将设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID运算，依据计算结果PLC控制器通过风机左升降比例阀和风机右升降比例阀控制风机壳体与地面保持有效的间距，保证风机的吹风风压实现吹雪功能，其中：

(Ⅰ)当左风道风压传感器或右风道风压传感器探测的风压值比设定的风压阈值小1bar以上时，则风机壳体未与地面保持有效高度，PLC控制器通过对设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID计算，获得风机左升降比例阀和风机右升降比例阀的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸和风机右升降油缸下降；

(Ⅱ)当左风道风压传感器或右风道风压传感器探测的风压值比设定的风压阈值大1bar以上时，则风机壳体与地面接触过多，PLC控制器通过对设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID计算，获得风机左升降比例阀和风机右升降比例阀的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸和风机右升降油缸上升；

PLC控制器使得左风道或右风道内的控制在风压值与设定风压阈值的差值的绝对值小于等于1bar的范围内。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明解决了冷吹风机与地面合适间距的自动控制功能，保证了冷吹风机的工作风压，提高吹雪除雪效果；由于本发明是根据冷吹风机工作风压的风压对冷风机与地面的间距进行调节，可以有效根据不同除雪厚度设置合适的风机风压阈值，实现不同除雪厚度任务；风机升降油缸可以独立控制，解决了地面不平整造成冷吹风机吹雪效果差的问题，实现滚刷工作过程中冷吹风机与地面间距的实时调整，为机场等高要求的除雪提供有效的控制方法。本发明所述的冷吹风机除雪任务，其控制方法还可以用于道路等吹扫工作的方式，提高清扫质量。

附图说明

图1是风机整体结构示意图。

图2是风机油缸液压系统原理图

图3是风机马达液压系统原理图。

图4是PLC控制系统的连接关系示意图。

图5是风机的工作流程图。

图6是风机风压控制流程图。

图7是风机风压控制模型。

图中各个标号的含义为：1-车体，2-风机伸缩软管，3-风机左升降油缸，4-风机右升降油缸，5-风机，6-风机上端，7-左风道，8-右风道，9-风道转换门，10-风道转换旋转轴，11-风道转换旋转力臂，12-风道转换油缸，13-左风门，14-左风门旋转轴，15-左风门旋转力臂，16-左风门油缸，17-右风门，18-右风门旋转轴，19-右风门旋转力臂，20-右风门油缸，21-左风道风压传感器，22-右风道风压传感器，23-风机左升降限位开关，24-风机右升降限位开关，25-限位开关固定支架，26-支耳，27-档块，28-风机壳体，29-联接键，30-除雪吹风风道，31-液压油箱，32-车载发动机，33-液压泵，34-风机左升降比例阀，35-风机右升降比例阀，36-风道转换电磁阀，37-左风门电磁阀，38-右风门电磁阀，39-平衡阀，40-工作压力电磁阀，41-第一溢流阀，42-第一过滤器，43-风机发动机，44-风机变量泵，45-风机变量泵排量调节机构，46-风机变量泵排量控制电磁阀，47-换油泵，48-第二过滤器，49-风机马达，50-二位三通换向阀，51-第二溢流阀。

以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。

具体实施方式

本发明的基于风压反馈的除雪车冷吹风自动控制装置及方法的控制对象是如图1所示的一种带有路面自适应吹雪风机装置的除雪车，至少包括车体1和风机5，风机5两侧通过对称的风机左升降油缸3和风机右升降油缸4安装在车体1的底盘尾部上；所述的风机5包括风机上端6、左风道7和右风道8，风机5的结构呈“八”字状，左风道7的下端和右风道的8的下端平齐，风机上端6通过风机伸缩软管2与车体1连接，在左风道7的下端和右风道8的下端安装有风机壳体28；风机壳体28下侧通过联接键29安装有除雪吹风风道30；

风机上端6的内侧安装有风道转换门9，风道转换门9上固定有风道转换旋转轴10，风道转换旋转轴10安装在风机上端6内，风道转换旋转轴10与风道转换旋转力臂11固定连接，风道转换旋转力臂11与安装在风机5上的风道转换油缸12铰接；

左风道7的下端内部安装有左风门13，左风门13与安装在风机壳体28上的左风门旋转轴14固定，左风门旋转轴14与左风门旋转力臂15固定连接，左风门旋转力臂15与安装在左风道7上的左风门油缸16铰接；

右风道8的下端内部安装有右风门17，右风门17与安装在风机壳体28上的右风门旋转轴18固定，右风门旋转轴18与右风门旋转力臂19固定连接，右风门旋转力臂19与安装在右风道8上的右风门油缸20铰接。

风道转换们9由两片覆盖左风道7和右风道8的钢板焊接形成，两块钢板的夹角为102°，夹角的开口朝向风机伸缩软管2。

风机伸缩软管2具备上下伸缩特性，可以随左右升降油缸的伸缩而而伸缩，保证与车体1和风机4的有效连接。

风机吹雪通道30将被除积雪封闭，在风道风压得作用下实现向左吹雪或者向右吹除积雪或者两边同时吹雪。

连接件29将风机壳体28与风机吹雪风道30连接，由于风机吹雪风道30是由橡胶制成的，当使用一段时间后，容易磨损，使用连接件29后，风机除雪风道30可以轻松地拆卸下来，能够及时的更换。

上述除雪车的基于风压反馈的除雪车冷吹风自动控制装置，如图2至图4所示，包括液压油箱31、风机油缸液压系统、风机马达液压系统和PLC控制系统，其中：

所述的风机油缸液压系统包括车载发动机32、液压泵33、风机左升降油缸3、风机右升降油缸4、风道转换油缸12、左风门油缸16和右风门油缸20；液压油箱31中安装有液压泵33，车载发动机32通过取力器与液压泵33相连，液压泵33的输出端分为五条输出支油路，五条输出支油路分别与风机左升降比例阀34、风机右升降比例阀35、风道转换电磁阀36、左风门电磁阀37和右风门电磁阀38的输入端相连，风机左升降比例阀34通过平衡阀39与风机左升降油缸3相连，风机右升降比例阀35通过平衡阀39与风机右升降油缸4相连，风道转换电磁阀36通过平衡阀39与风道转换油缸12相连，左风门电磁阀37通过平衡阀39与左风门油缸16相连，右风门电磁阀38通过平衡阀39与右风门油缸20相连，风机左升降比例阀34、风机右升降比例阀35、风道转换电磁阀36、左风门电磁阀37和右风门电磁阀38的输出端合并为一条输入油路，输入油路与安装在液压油箱31中的第一过滤器42相连，输入油路上还安装有相互配合使用的工作风压电磁阀40和第一溢流阀41，工作风压电磁阀40和第一溢流阀41用于建立风机油缸液压系统的风压；

所述的风机马达液压系统包括风机发动机43、风机变量泵44、风机变量泵排量调节机构45、风机变量泵排量控制电磁阀46、换油泵47和风机马达49；风机马达49通过联轴器与风机5的风扇相连，风机马达49上连接有用于实现风机马达49的溢流功能的第二溢流阀51，风机马达49上连接有用于实现风机马达49的补油功能的二位三通换向阀50；风机发动机43通过联轴器与风机变量泵44相连，风机变量泵44与风机变量泵排量调节机构45相连，风机变量泵排量调节机构45与风机变量泵排量控制电磁阀46相连；风机变量泵44和风机马达49组成一个闭式液压回路，换油泵47的一端与风机变量泵44相连用于为闭式液压回路换油，降低闭式油路的油温，换油泵47的另一端与液压油箱31中的第二过滤器48相连；

所述的PLC控制系统中，左风道7的内壁上均匀布置有左风道风压传感器21；右风道8的内壁上均匀布置有右风道风压传感器22；风机左升降限位开关23通过限位开关固定支架25安装在车体1上，用于检测风机左升降油缸3与风机5相连的支耳27上的档块26，实现风机左升降油缸3的上升极限位置开关检测；风机右升降限位开关24通过限位开关固定支架25安装在车体1上，用于检测风机右升降油缸4与风机5相连的支耳27上的档块26，实现风机右升降油缸4的上升极限位置开关检测；

左风道风压传感器21、右风道风压传感器22、风机左升降限位开关23和风机右升降限位开关24分别与PLC控制器52的输入端相连，PLC控制器52的输出端分别与风机左升降比例阀34、风机右升降比例阀35、风道转换电磁阀36、左风门电磁阀37、右风门电磁阀38、工作风压电磁阀40和风机变量泵排量控制电磁阀46相连，PLC控制器52还与用于控制风机发动机43转速的风机发动机ECU54相连，PLC控制器52上还连接有操作面板53。

基于以上控制装置，如图5至图7所示，一种基于风压反馈的除雪车冷吹风自动控制方法，该方法按照以下步骤进行：

步骤一：启动：

风机左升降限位开关23检测风机左升降油缸3的位置，风机右升降限位开关24检测风机右升降油缸4的位置，PLC控制器52获取风机左升降油缸3和风机右升降油缸4的位置信息，其中：

(Ⅰ)当风机左升降油缸3未处于极限位置时，PLC控制器52通过风机左升降比例阀34控制风机左升降油缸3上升；

(Ⅱ)当风机右升降油缸4未处于极限位置时，PLC控制器52通过风机右升降比例阀35控制风机右升降油缸4上升；

(Ⅲ)当风机左升降油缸3和风机右升降油缸4均处于极限位置时，PLC控制器52关闭风机左升降比例阀34和风机右升降比例阀35的电流；

步骤二：工作风道选择：

PLC控制器52检测到操作面板53的工作风道选择信号后，PLC控制器52将控制相应油缸打开相应的风道，关闭不使用的风道；

(Ⅰ)当PLC控制器52检测到操作面板53输入左风道工作信号后，PLC控制器52首先将通过风道转换电磁阀36控制风道转换油缸12全伸使风道转换门9将右风道8关闭，左风道7打开，然后PLC控制器52通过左风门电磁阀37控制左风门油缸16全伸，使得左风门13打开，同时PLC控制器52通过右风门电磁阀38控制右风门油缸20全缩，使得右风门17关闭；

(Ⅱ)当PLC控制器52检测到操作面板53输入右风道工作信号后，PLC控制器52首先将通过风道转换电磁阀36控制风道转换油缸12全缩使风道转换门9将左风道7关闭，右风道8打开，然后PLC控制器52通过右风门电磁阀38控制右风门油缸20全伸，使得右风门17打开，同时PLC控制器52通过左风门电磁阀37控制左风门油缸16全缩，使得左风门13关闭；

步骤三：工作电磁阀断电：

PLC控制器52对步骤二的工作油缸动作时进行计时，当风道转换电磁阀36、左风门电磁阀37或右风门电磁阀38的动作时间达到10s后，关闭该电磁阀；

步骤四：风机发动机速度控制：

PLC控制器52检测到操作面板53输入的工作模式后，按照PLC控制器52中预定义的风机工作模式，通过CAN总线的J1939协议与风机发动机ECU54通讯，控制风机发动机43到指定的转速；

步骤五：风机风压控制：

当为左风道7工作，则PLC控制器52通过左风道风压传感器21采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；当为右风道8工作，则PLC控制器52通过右风道风压传感器22采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；PLC控制器52将设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID运算，依据计算结果PLC控制器52通过风机左升降比例阀34和风机右升降比例阀35控制风机壳体28与地面保持有效的间距，保证风机5的吹风风压实现吹雪功能，其中：

(Ⅰ)当左风道风压传感器21或右风道风压传感器22探测的风压值比设定的风压阈值小1bar以上时，则风机壳体28未与地面保持有效高度，PLC控制器52通过对设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID计算，获得风机左升降比例阀34和风机右升降比例阀35的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸3和风机右升降油缸4下降；

(Ⅱ)当左风道风压传感器21或右风道风压传感器22探测的风压值比设定的压力阈值大1bar以上时，则风机壳体与地面接触过多，PLC控制器52通过对设定压力阈值10bar与检测压力值进行PID计算，获得风机左升降比例阀34和风机右升降比例阀35的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸3和风机右升降油缸4上升；

PLC控制器52使得左风道7或右风道8内的控制在风压值与设定风压阈值的差值的绝对值小于等于1bar的范围内。

实施例：

(A)PLC控制器52通过左升降限位开关23、风机右升降限位开关24检测风机左升降油缸3、风机右升降油缸4是否处于上升极限位置，当检测到左升降油缸3或风机右升降油缸4未处于上升极限位置时，PLC控制器52通过风机左升降比例阀34控制风机左升降油缸3上升，通过风机右升降比例阀35控制风机右升降油缸4上升，使得左右升降油缸处于极限位置，然后关闭风机左升降比例阀34和风机右升降比例阀35的电流；

(B)通过操作面板53进行工作风道选择，PLC控制器52根据选择的风道打开相应的风道，关闭不使用的风道，其中：

(a)当操作面板53输入左风道工作信号后，PLC控制器52首先将通过风道转换电磁阀36控制风道转换油缸12全伸使风道转换门9将右风道8关闭，左风道7打开，然后PLC控制器52通过左风门电磁阀37控制左风门油缸16全伸，使得左风门13打开，同时PLC控制器52通过右风门电磁阀38控制右风门油缸20全缩，使得右风门17关闭；

(b)当操作面板53输入右风道工作信号后，PLC控制器52首先将通过风道转换电磁阀36控制风道转换油缸12全缩使风道转换门9将左风道7关闭，右风道8打开，然后PLC控制器52通过右风门电磁阀38控制右风门油缸20全伸，使得右风门17打开，同时PLC控制器52通过左风门电磁阀37控制左风门油缸16全缩，使得左风门13关闭；

同时PLC控制器52对工作油缸动作进行计时，当风道转换电磁阀36、左风门电磁阀37或右风门电磁阀38的动作时间达到10s后，关闭该电磁阀；

(C)根据操作面板53输入风机工作模式，按照PLC控制器52中预定义的风机工作模式，通过CAN总线的J1939协议与风机发动机ECU54通讯，控制风机发动机43到指定的工作转速，实现设定的工作模式功率；

(D)若为左风道7工作，则PLC控制器52通过左风道风压传感器21采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；若为右风道8工作，则PLC控制器52通过右风道风压传感器22采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；PLC控制器52将设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID运算，依据计算结果PLC控制器52通过风机左升降比例阀34和风机右升降比例阀35控制风机壳体28与地面保持有效的间距，保证风机5的吹风风压实现吹雪功能，其中：

(a)当左风道风压传感器21或右风道风压传感器22探测的风压值比设定的风压阈值小1bar以上时，则风机壳体28未与地面保持有效高度，PLC控制器52通过对设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID计算，获得风机左升降比例阀34和风机右升降比例阀35的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸3和风机右升降油缸4下降；

(b)当左风道风压传感器21或右风道风压传感器22探测的风压值比设定的压力阈值大1bar以上时，则风机壳体与地面接触过多，PLC控制器52通过对设定压力阈值10bar与检测压力值进行PID计算，获得风机左升降比例阀34和风机右升降比例阀35的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸3和风机右升降油缸4上升；

重复上述过程，PLC控制器52实现风机工作风压的恒定控制，并保证风机壳体28与地面保持有效工作间距。

Claims (2)

1.一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置，其特征在于，包括液压油箱(31)、风机油缸液压系统、风机马达液压系统和PLC控制系统，其中： 

所述的除雪车至少包括车体(1)和风机(5)，风机(5)两侧通过对称的风机左升降油缸(3)和风机右升降油缸(4)安装在车体(1)的底盘尾部上；所述的风机(5)包括风机上端(6)、左风道(7)和右风道(8)，风机(5)的结构呈“八”字状，左风道(7)的下端和右风道(8)的下端平齐，风机上端(6)通过风机伸缩软管(2)与车体(1)连接，在左风道(7)的下端和右风道(8)的下端安装有风机壳体(28)；风机壳体(28)下侧通过联接键(29)安装有除雪吹风风道(30)； 

风机上端(6)的内侧安装有风道转换门(9)，风道转换门(9)上固定有风道转换旋转轴(10)，风道转换旋转轴(10)安装在风机上端(6)内，风道转换旋转轴(10)与风道转换旋转力臂(11)固定连接，风道转换旋转力臂(11)与安装在风机(5)上的风道转换油缸(12)铰接； 

左风道(7)的下端内部安装有左风门(13)，左风门(13)与安装在风机壳体(28)上的左风门旋转轴(14)固定，左风门旋转轴(14)与左风门旋转力臂(15)固定连接，左风门旋转力臂(15)与安装在左风道(7)上的左风门油缸(16)铰接； 

右风道(8)的下端内部安装有右风门(17)，右风门(17)与安装在风机壳体(28)上的右风门旋转轴(18)固定，右风门旋转轴(18)与右风门旋转力臂(19)固定连接，右风门旋转力臂(19)与安装在右风道(8)上的右风门油缸(20)铰接； 

所述的风机油缸液压系统包括车载发动机(32)、液压泵(33)、风机左升降油缸(3)、风机右升降油缸(4)、风道转换油缸(12)、左风门油缸(16)和右风门油缸(20)；液压油箱(31)中安装有液压泵(33)，车载发动机(32)通过取力器与液压泵(33)相连，液压泵(33)的输出端分为五条输出支油路，五条输出支油路分别与风机左升降比例阀(34)、风机右升降比例阀(35)、风道转换电磁阀(36)、左风门电磁阀(37)和右风门电磁阀(38)的输入端相连，风机左升降比例阀(34)通过平衡阀(39)与风机左升降油缸(3)相连，风机右升降比例阀(35)通过平衡阀(39)与风机右升降油缸(4)相连，风道转换电磁阀(36)通过平衡阀(39)与风道转换油缸(12)相连，左风门电磁阀(37)通过平衡阀(39)与左风门油缸(16)相连，右风门电磁阀(38)通过平衡阀(39)与右风门油缸(20)相连，风机左升降比例阀(34)、风机右升降比例阀(35)、风道转换电磁阀(36)、左风门电磁阀(37)和右风门电磁阀(38)的输出端合并为一条输入油路，输入油路与安装在液压油箱(31)中的第一过滤器(42)相连，输入油路上还安装有相互配合使用的工作压力电磁阀(40)和第一溢流阀(41)，工作压力电磁阀(40)和第一溢流阀(41)用于建立风机油缸液压系统的压力； 

所述的风机马达液压系统包括风机发动机(43)、风机变量泵(44)、风机变量泵排量调节机构(45)、风机变量泵排量控制电磁阀(46)、换油泵(47)和风机马达(49)；风机马达(49)通过联轴器与风机(5)的风扇相连，风机马达(49)上连接有用于实现风机马达(49)的溢流功能的第二溢流阀(51)，风机马达(49)上连接有用于实现风机马达(49)的补油功能的二位三通换向阀(50)；风机发动机(43)通过联轴器与风机变量泵 (44)相连，风机变量泵(44)与风机变量泵排量调节机构(45)相连，风机变量泵排量调节机构(45)与风机变量泵排量控制电磁阀(46)相连；风机变量泵(44)和风机马达(49)组成一个闭式液压回路，换油泵(47)的一端与风机变量泵(44)相连用于为闭式液压回路换油，降低闭式油路的油温，换油泵(47)的另一端与液压油箱(31)中的第二过滤器(48)相连； 

所述的PLC控制系统中，左风道(7)的内壁上均匀布置有左风道风压传感器(21)；右风道(8)的内壁上均匀布置有右风道风压传感器(22)；风机左升降限位开关(23)通过限位开关固定支架(25)安装在车体(1)上，用于检测风机左升降油缸(3)与风机(5)相连的支耳(27)上的档块(26)，实现风机左升降油缸(3)的上升极限位置开关检测；风机右升降限位开关(24)通过限位开关固定支架(25)安装在车体(1)上，用于检测风机右升降油缸(4)与风机(5)相连的支耳(27)上的档块(26)，实现风机右升降油缸(4)的上升极限位置开关检测； 

左风道风压传感器(21)、右风道风压传感器(22)、风机左升降限位开关(23)和风机右升降限位开关(24)分别与PLC控制器(52)的输入端相连，PLC控制器(52)的输出端分别与风机左升降比例阀(34)、风机右升降比例阀(35)、风道转换电磁阀(36)、左风门电磁阀(37)、右风门电磁阀(38)、工作压力电磁阀(40)和风机变量泵排量控制电磁阀(46)相连，PLC控制器(52)还与用于控制风机发动机(43)转速的风机发动机ECU(54)相连，PLC控制器(52)上还连接有操作面板(53)。 

2.一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行： 

步骤一：启动： 

风机左升降限位开关(23)检测风机左升降油缸(3)的位置，风机右升降限位开关(24)检测风机右升降油缸(4)的位置，PLC控制器(52)获取风机左升降油缸(3)和风机右升降油缸(4)的位置信息，其中： 

(Ⅰ)当风机左升降油缸(3)未处于极限位置时，PLC控制器(52)通过风机左升降比例阀(34)控制风机左升降油缸(3)上升； 

(Ⅱ)当风机右升降油缸(4)未处于极限位置时，PLC控制器(52)通过风机右升降比例阀(35)控制风机右升降油缸(4)上升； 

(Ⅲ)当风机左升降油缸(3)和风机右升降油缸(4)均处于极限位置时，PLC控制器(52)关闭风机左升降比例阀(34)和风机右升降比例阀(35)的电流； 

步骤二：工作风道选择： 

PLC控制器(52)检测到操作面板(53)的工作风道选择信号后，PLC控制器(52)将控制相应油缸打开相应的风道，关闭不使用的风道； 

(Ⅰ)当PLC控制器(52)检测到操作面板(53)输入左风道工作信号后，PLC控制器(52)首先通过风道转换电磁阀(36)控制风道转换油缸(12)全伸，使风道转换门(9)将右风道(8)关闭，左风道(7)打开，然后PLC控制器(52)通过左风门电磁阀(37)控制左风门油缸(16)全伸，使得左风门(13)打开，同时PLC控制器(52)通过右风门电磁阀(38)控制右风门油缸(20)全缩，使得右风门(17)关闭； 

(Ⅱ)当PLC控制器(52)检测到操作面板(53)输入右风道工作信号后，PLC控制器(52)首先通过风道转换电磁阀(36)控制风道转换油缸(12)全缩，使风道转换门(9)将左风道(7)关闭，右风道(8)打开，然后PLC控制器(52)通过右风门电磁阀(38)控制右风门油缸(20)全伸，使得右 风门(17)打开，同时PLC控制器(52)通过左风门电磁阀(37)控制左风门油缸(16)全缩，使得左风门(13)关闭； 

步骤三：工作电磁阀断电： 

PLC控制器(52)对步骤二的工作油缸动作时进行计时，当风道转换电磁阀(36)、左风门电磁阀(37)或右风门电磁阀(38)的动作时间达到10s后，关闭该电磁阀； 

步骤四：风机发动机速度控制： 

PLC控制器(52)检测到操作面板(53)输入的工作模式后，按照PLC控制器(52)中预定义的风机工作模式，通过CAN总线的J1939协议与风机发动机ECU(54)通讯，控制风机发动机(43)到指定的转速； 

步骤五：风机风压控制： 

当为左风道(7)工作，则PLC控制器(52)通过左风道风压传感器(21)采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；当为右风道(8)工作，则PLC控制器(52)通过右风道风压传感器(22)采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；PLC控制器(52)将设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID运算，依据计算结果PLC控制器(52)通过风机左升降比例阀(34)和风机右升降比例阀(35)控制风机壳体(28)与地面保持有效的间距，保证风机(5)的吹风风压实现吹雪功能，其中： 

(Ⅰ)当左风道风压传感器(21)或右风道风压传感器(22)探测的风压值比设定的风压阈值小1bar以上时，则风机壳体(28)未与地面保持有效高度，PLC控制器(52)通过对设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID计算，获得风机左升降比例阀(34)和风机右升降比例阀(35)的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸(3)和风机右升降油缸(4)下降； 

(Ⅱ)当左风道风压传感器(21)或右风道风压传感器(22)探测的风压值比设定的风压阈值大1bar以上时，则风机壳体与地面接触过多，PLC控制器(52)通过对设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID计算，获得风机左升降比例阀(34)和风机右升降比例阀(35)的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸(3)和风机右升降油缸(4)上升； 

PLC控制器(52)使得左风道(7)或右风道(8)内的控制在风压值与设定风压阈值的差值的绝对值小于等于1bar的范围内。