CN105386390A - 一种稀浆封层机节能自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种稀浆封层机节能自动控制系统，包括控制器、显示器、雷达车速传感器、发动机转速传感器、称重传感器、PTO底盘旋钮、骨料接近开关、填料I接近开关、填料II接近开关、水泵接近开关、沥青泵接近开关、搅拌器测速接近开关以及用于控制各个执行机构的电比例阀，各个执行机构的电比例阀均与控制器的输出端相连；各个传感器和接近开关与控制器的输入端相连；控制器的输出端与稀浆封层机的液压泵电比例电磁阀、液压马达电比例电磁阀以及显示器相连。本发明可根据实际工况的变化自动实时调节发动机的转速，提高整机的工作效率，降低燃料油耗，节能环保。

Description

一种稀浆封层机节能自动控制系统

技术领域

本发明涉及一种稀浆封层机控制系统，具体是一种稀浆封层机节能自动控制系统，属于稀浆封层机技术领域。

背景技术

目前，稀浆封层机作为上装底盘类车辆，一般配备柴油发动机作为工作装置动力来源直接驱动液压泵工作，液压泵将液压油输送至液压马达，再由液压马达带动工作装置输送料。因工作的需要，要求稀浆封层机必须具有给料、拌合、摊铺和计量控制等功能，通过将骨料、填料、水、乳化沥青及添加剂按一定比例输送到拌合筒内，经快速搅拌形成流动状态的乳化沥青稀浆混合料，再通过分料器送入摊铺箱内，最后均匀平坦地摊铺在路面上。

为了保证料的混合质量，同时保证车在行驶过程中、沥青破乳之前，混合料能很好的摊铺在施工路表面，在设计时，常以最大负荷情况配置发动机。但是在实际使用中，因整机的工作质量不同，每种料出料的速度也不一定很稳定，不仅需要有经验的驾驶员通过后视镜密切关注后方的工作进程，随时按需要调整底盘的前进速度，以保持摊铺箱内稀浆为一定数量，还要保证在沥青破乳之前，稀浆能很好的摊铺在施工路面上，而底盘的速度不一样将直接影响摊铺箱中进料和摊铺出的料的比例，若发动机按照最大负荷工作往往总负荷远远低于设计负荷值；低负荷情况下，发动机工作在额定转速下又将会造成液压泵排量高，底盘车速提高，对操作手的要求更高，更容易降低摊铺质量或难以实现无缝连接。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种稀浆封层机节能自动控制系统，能够根据实际工况的变化自动实时调节发动机的转速，提高整机的工作效率，降低燃料油耗，节能环保。

为了实现上述目的，本发明采用的一种稀浆封层机节能自动控制系统，包括控制器、显示器、用于检测稀浆封层机速度信号的雷达车速传感器、用于检测发动机转速信号的发动机转速传感器、用于检测骨料输料带上骨料重量的称重传感器、用于速度设定的PTO底盘旋钮、用于检测骨料转速的骨料接近开关、用于检测填料I转速的填料I接近开关、用于检测填料II转速的填料II接近开关、用于检测水泵转速的水泵接近开关、用于检测沥青泵转速的沥青泵接近开关、用于检测搅拌器转速的搅拌器测速接近开关以及用于控制各个执行机构的电比例阀，各个执行机构的电比例阀包括PTO底盘调速电比例阀、骨料马达电比例阀、填料I马达电比例阀、填料II马达电比例阀、水泵电比例阀、沥青泵电比例阀和搅拌器电比例阀，并均与控制器的输出端相连；所述雷达车速传感器、发动机转速传感器、称重传感器、PTO底盘旋钮、骨料接近开关、填料I接近开关、填料II接近开关、水泵接近开关、沥青泵接近开关、搅拌器测速接近开关与控制器的输入端相连；所述控制器的输出端与稀浆封层机的液压泵电比例电磁阀、液压马达电比例电磁阀以及显示器相连。

优选地，所述控制器的通讯端口通过电缆与电喷发动机的电子控制单元ECU相连，或者通过电控驱动单元与机械油门发动机相连。

与现有技术相比，本发明通过传感器等检测元件将稀浆封层机的实际速度、发动机转速、给定速度输入到控制器，控制器根据实际工况负荷，在液压泵排量尽可能大容积效率最大的前提下，调节液压泵排量，以沥青泵的排量为基准，自动调节底盘车速，根据设定好的稀浆配比自动调节骨料、填料I、填料II、添加剂、水马达的转速来控制稀浆的比例，并通过调节搅拌器马达的转速来控制搅拌器输出到摊铺箱内混合料的速度，以实现随时按需要调整底盘的前进速度，保持摊铺箱内稀浆为一定数量，并且保证在沥青破乳之前，稀浆能很好的摊铺在施工路面上。本系统使得在操作人员旋转PTO底盘旋钮或者操纵底盘控制车速的时候，可以自动控制所有泵、马达根据车速按比例运行，直到骨料缺料后车速和各泵马达运行停止；可在实际车速的情况下根据液压泵和液压马达的实际排量情况，在发动机满足上装工作装置对发动机要求的输出功率下自动智能控制发动机转速，让液压泵工作在高效区，提高液压系统的效率，发动机在低于转速下工作，降低燃料消耗，提高整机机械效率，降低噪音，同时降低机械磨损，提高机器使用寿命；在符合变化小的情况下，稀浆封层机底盘采用自适应控制，调节底盘车速，使稀浆封层机的摊铺箱内稀浆为一定数量，与车速成比例关系，达到随时按需要调整底盘的前进速度，以保持摊铺箱内稀浆为一定数量，并且还要保证在沥青破乳之前，稀浆能很好的摊铺在施工路面上，从而达到稀浆封层机的无缝连接；同时，在稀浆封层机在停止行驶时间超过设定时间后，发动机自动回怠速，降低燃料消耗。

附图说明

图1为本发明的控制原理框架结构示意图；

图2为本发明的发动机速度设定及泵排量控制流程示意图；

图3为本发明具体实施例的电路原理示意图。

图中：1、显示器，2、雷达车速传感器，3、骨料接近开关，4、填料I接近开关，5、填料II接近开关，6、沥青泵接近开关，7、水泵接近开关，8、搅拌器测速接近开关，9、发动机转速传感器，10、控制器、，11、PTO底盘旋钮，12、称重传感器，13、发动机油门电比例阀，14、PTO底盘调速电比例阀，15、水泵电比例阀，16、搅拌器电比例阀，17、沥青泵电比例阀，18、填料II马达电比例阀，19、填料I马达电比例阀，20、骨料马达电比例阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种稀浆封层机节能自动控制系统，包括控制器、显示器、用于检测稀浆封层机速度信号的雷达车速传感器、用于检测发动机转速信号的发动机转速传感器、用于检测骨料输料带上骨料重量的称重传感器、用于速度设定的PTO底盘旋钮、用于检测骨料转速的骨料接近开关、用于检测填料I转速的填料I接近开关、用于检测填料II转速的填料II接近开关、用于检测水泵转速的水泵接近开关、用于检测沥青泵转速的沥青泵接近开关、用于检测搅拌器转速的搅拌器测速接近开关以及用于控制各个执行机构的电比例阀，各个执行机构的电比例阀包括PTO底盘调速电比例阀、骨料马达电比例阀、填料I马达电比例阀、填料II马达电比例阀、水泵电比例阀、沥青泵电比例阀和搅拌器电比例阀，并均与控制器的输出端相连；所述雷达车速传感器、发动机转速传感器、称重传感器、PTO底盘旋钮、骨料接近开关、填料I接近开关、填料II接近开关、水泵接近开关、沥青泵接近开关、搅拌器测速接近开关与控制器的输入端相连；所述控制器的输出端与稀浆封层机的液压泵电比例电磁阀、液压马达电比例电磁阀以及显示器相连。

工作时，控制器根据实际工况负荷，在液压泵排量尽可能大容积效率最大的前提下，调节液压泵排量，以沥青泵的排量为基准，自动调节底盘车速，根据设定好的稀浆配比自动调节骨料、填料I、填料II、添加剂、水马达的转速来控制稀浆的比例，并通过调节搅拌器马达的转速来控制搅拌器输出到摊铺箱内混合料的速度，以实现随时按需要调整底盘的前进速度，保持摊铺箱内稀浆为一定数量，并且保证在沥青破乳之前，稀浆能很好的摊铺在施工路面上。

优选地，所述控制器的通讯端口通过电缆与电喷发动机的电子控制单元ECU相连，或者通过电控驱动单元与机械油门发动机相连。

采用上述方案，系统通过传感器等检测元件将稀浆封层机的实际速度、发动机转速、给定速度输入到控制器，控制器通过程序运算处理后，输出控制信号给机械油门发动机的电控驱动单元或者电喷发动机的电子控制单元ECU、各电比例阀等执行机构，对发动机转速、沥青泵转速、骨料、填料I、填料II、水泵、搅拌器进行实时控制，在沥青泵满足所设定的转速下，并根据PWM调节沥青泵、骨料、填料I、填料II、水泵、搅拌器马达的转速，使其通过控制器运算调节上装发动机的转速，进而调节稀浆封层机底盘的速度，发动机的转速跟随负荷情况实时调节；直到骨料缺料的情况下，自动调节发动机转速到怠速。

在本实施例中，控制器和显示器通过通讯电缆连接，实现参数设定和监控；PTO旋钮接到控制器电阻信号口，进行及其运行状态车速的设定，、沥青泵、骨料、填料填料I、填料II、水泵、搅拌器马达接近开关进控制器高数计数口，实现运行状态各泵、马达的转速；雷达传感器接控制器模拟量口实现底盘车速的监控；沥青泵、骨料、填料I、填料II、水泵、搅拌器电比例阀接到控制器的PWM输出点，控制器个泵、马达的排量，实现运行状态连续可调；称重传感器接到控制器的模拟量口实现测量骨料输料带上输出骨料的重量，判断骨料是否缺料。发动机分为机械油门发动机和电喷发动机两种：1、机械油门发动机：电控驱动单元接到控制器的PWM输出点，控制油门的开度；发动机的转速传感器接到控制器的高速计数器口，检测发动机转速：2、电喷发动机：电喷发动机自身有一个电子控制单元ECU，电子控制单元ECU和控制器通过通讯电缆连接，实现数据通讯。

系统通过雷达传感器、发动机转速传感器、PTO旋钮等检测元件将稀浆封层机实际速度、发动机转速、骨料、填料I、填料II、水泵、搅拌器转速信号输入到控制器，控制器通过程序运算处理后，输出控制信号给电控驱动单元或者电喷发动机、沥青泵、水泵、搅拌器电比例阀等执行机构，对发动机转速、各泵、马达排量进行实时控制，使稀浆封层机的速度等于给定速度、发动机的转速跟随负荷情况实时调节。

当称重传感器给定信号给控制器，骨料缺料时，底盘停止行驶，达到一定时间后，自动调节发动机转速到怠速。

发动机转速给定及泵排量控制：

如图2所示，开机时，用户设定好所需骨料、沥青、水、填料I、填料II等料的配比和每分钟的稀浆出料量后，运算公式为：Q(泵或马达)＝qnα，q＝泵每转理论流量(搅拌器马达每转的出料量)；n＝泵的转速，α＝泵的容积效率，Q(搅拌器)＝1.5×摊铺箱的长×宽×摊铺高度×稀浆密度×车速，所有泵、马达的工作功率总和等于发动机的运行功率。底盘运行初始以给定速度行驶，控制器给上装发动机油门信号，控制油门开度给定发动机油门以给定转速运行，各泵、马达的实际转速与理论转速比较，通过控制对应电比例阀放大板电流大小使实际转速与理论转速之间在5rpm范围内；实际速度与理论速度进行PID运算，输出PWM信号控制泵、马达的电比例阀的电流来控制泵、马达的排量；对于控制泵、马达排量的PWM信号进行判断，当在85％和95％之间时，保持泵、马达给定转速值，当大于95％时，说明泵、马达的转速不够，增加给定转速，当小于85％时，说明转速过高，减少给定转速，采用500ms的中断程序，每次中断程序中增加或者减少△R，△R随PWM值与设定区间(85％，95％)的差值大小成比例变化，实现快速反应及平稳运行，同时将给定转速作为下次的给定转速。同理，当计算出每500ms的各泵、马达的给定转速计算出所需功率总和从而计算出发动机的给定油门并在30s内做平均作为下30s的发动机给定油门。根据各泵的转速算出每500ms的出料量，根据开机时操作手设定好的所需出料量与车速的比例，计算出底盘的给定车速，在10s内做平均作为下10s的底盘给定车速从而控制底盘的车速。

如图3所示，控制器电阻端接有PTO旋钮，当在显示器上切换工作状态以控制车速为基准时，可以逆向控制所有泵、马达的转速从而可以控制上装发动机的油门大小。

当骨料称重传感器给定信号给控制器，判断骨料缺料时，各马达、泵处于怠速，过段时间后底盘车速降到怠速。

综上所述，本发明在操作人员旋转PTO底盘旋钮或者操纵底盘控制车速的时候，可以自动控制所有泵、马达根据车速按比例运行，直到骨料缺料后车速和各泵马达运行停止；在实际车速的情况下根据液压泵和液压马达的实际排量情况，在发动机满足上装工作装置对发动机要求的输出功率下自动智能控制发动机转速，让液压泵工作在高效区，提高液压系统的效率，发动机在低于转速下工作，降低燃料消耗，提高整机机械效率，降低噪音，同时降低机械磨损，提高机器使用寿命；在符合变化小的情况下，稀浆封层机底盘采用自适应控制，调节底盘车速，使稀浆封层机的摊铺箱内稀浆为一定数量，与车速成比例关系，达到随时按需要调整底盘的前进速度，以保持摊铺箱内稀浆为一定数量，并且还要保证在沥青破乳之前，稀浆能很好的摊铺在施工路面上，从而达到稀浆封层机的无缝连接；在稀浆封层机在停止行驶时间超过设定时间后，发动机自动回怠速，降低燃料消耗。

Claims (2)

1.一种稀浆封层机节能自动控制系统，其特征在于，包括控制器、显示器、用于检测稀浆封层机速度信号的雷达车速传感器、用于检测发动机转速信号的发动机转速传感器、用于检测骨料输料带上骨料重量的称重传感器、用于速度设定的PTO底盘旋钮、用于检测骨料转速的骨料接近开关、用于检测填料I转速的填料I接近开关、用于检测填料II转速的填料II接近开关、用于检测水泵转速的水泵接近开关、用于检测沥青泵转速的沥青泵接近开关、用于检测搅拌器转速的搅拌器测速接近开关以及用于控制各个执行机构的电比例阀，各个执行机构的电比例阀包括PTO底盘调速电比例阀、骨料马达电比例阀、填料I马达电比例阀、填料II马达电比例阀、水泵电比例阀、沥青泵电比例阀和搅拌器电比例阀，并均与控制器的输出端相连；所述雷达车速传感器、发动机转速传感器、称重传感器、PTO底盘旋钮、骨料接近开关、填料I接近开关、填料II接近开关、水泵接近开关、沥青泵接近开关、搅拌器测速接近开关与控制器的输入端相连；所述控制器的输出端与稀浆封层机的液压泵电比例电磁阀、液压马达电比例电磁阀以及显示器相连。

2.根据权利要求1所述的一种稀浆封层机节能自动控制系统，其特征在于，所述控制器的通讯端口通过电缆与电喷发动机的电子控制单元ECU相连，或者通过电控驱动单元与机械油门发动机相连。