CN108107898A - 一种基于plc的拖拉机自适应平衡控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于PLC的拖拉机自适应平衡控制系统，采用传感器检测,PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应，可以通过PLC对倾角传感器检测值与设定值进行比较，当检侧值小于设定值时，则无需调节；当检测值大于设定值时，则自适应调节四个支撑缸的伸缩来使车身平衡。该平衡控制系统采用传感器检测、PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应，将电液比例和PLC控制技术融合，自动化程度高，响应快，控制精度高，能够随作业环境变化自适应调整，可达到较理想的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于PLC的拖拉机自适应平衡控制系统，适用于机械领域。
背景技术
拖拉机在田间作业时，由于工作环境复杂，地面高低不平，使得拖拉机在行驶过程中车身颠簸、倾斜严重，容易造成工作路线改变，带来收割装置和输送装置倾斜等问题，影响收获作业质量及驾驶舒适性。拖拉机平衡系统能够根据作业环境和地形依靠人工或自动调节有效地对车身进行调平，还可以实现车身在负载过重时仍然能让车身离地间隙保持不变，提升了通过性，对路面颠簸的过滤更加稳定。在调平过程中，传统的手动液压调平技术操作难度大、自适应性差和调平效率低。自动倾斜控制器调平技术属于最新型调平技术，该技术被Pik Rite公司垄断，控制器造价昂贵，通常只能在约翰迪尔、纽荷兰等世界农机巨头中使用。自动电液调平技术是在手动液压调平技术的基础上发展起来的，通过控制电路来控制电磁换向阀的工作，但是，该自动电液调平技术没有设置控制器。涉及自动调平技术的均需要使用倾角传感器测量待调整平面上个方向的倾角或者待调整平面与水平面的二面角。
发明内容
本发明提出了一种基于PLC的拖拉机自适应平衡控制系统，采用传感器检测,PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应，可以通过PLC对倾角传感器检测值与设定值进行比较，当检侧值小于设定值时，则无需调节；当检测值大于设定值时，则自适应调节四个支撑缸的伸缩来使车身平衡。
本发明所采用的技术方案是：
所述控制系统采用传感器检测、PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应，可以通过PLC对倾角传感器检测值与设定值进行比较，当检测值小于设定值时，则无需调节；当检测值大于设定值时，则自适应调节四个支撑缸的伸缩来使车身平衡。
所述控制系统主要由底盘、车桥、底盘横梁和四个支撑液压缸组成，主要通过四个支撑液压缸来调节车身颠簸、倾斜问题。
所述控制系统采用传感器检测、PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应，检测装置包括倾角传感器和位移传感器，输出均为模拟量信号。
所述控制系统主程序为倾角传感器检测机身倾斜角度，PLC比较单元将信号检测值与系统设定值得比较，当检测值小于设定值时，则无需调节，当大于设定值时，则自适应调节四个支撑缸的伸缩来使车身平衡。
本发明的有益效果是：该平衡控制系统采用传感器检测、PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应，将电液比例和PLC控制技术融合，自动化程度高，响应快，控制精度高，能够随作业环境变化自适应调整，可达到较理想的效果。
附图说明
图1是本发明的自适应平衡液压驱动回路设计图。
图2是本发明的自适应平衡控制系统硬件配置框图。
图3是本发明的各硬件接线电路及控制器I/O点分配图。
图4是本发明的系统控制主程序流程图。
图中：1.过滤器；2.液压泵；3.压力继电器；4.位移传感器；5.左后液压缸；6.左前液压缸；7.单向平衡阀；8.右前液压缸；9.右后液压缸；10.液控单向阀；11.电液比例换向阀；12.溢流阀；13.油箱
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，拖拉机平衡系统主要由底盘、车桥、底盘横梁和四个支撑液压缸组成，主要通过四个支撑液压缸来调节车身颠簸、倾斜问题。
当拖拉机左倾斜时，则车身左低右高，此时，电液比例换向阀至左位，油液经过液控单向阀进入左后液压缸无杆腔，左后液压缸伸出，通过单相平衡阀中的单向阀进入左前液压缸，左前液压缸伸出，则抬高了左边车身；同时，油液进入右后液压缸有杆腔，液控单向阀在压力作用下均为打开状态，右后液压缸无杆腔排液，右后液压缸收缩，此时，右前液压缸在重力作用下，压力升高，单相平衡阀中的溢流阀打开，右前液压缸收缩，则降低右边车身；当拖拉机左倾斜时，通过抬高左边车身降低右边车身直到液压系统平衡来达到调节车身平衡的目的。同理可得，当拖拉机右倾斜时，通过抬高左边车身降低右边车身直到液压系统平衡来达到调节车身平衡的目的。
特别地，位移传感器和倾角传感器作为检测装置，分别安装在液压缸上和车底盘上，倾角传感器检测值和设定值得比较自适应实时调平，且在调平的过程中，位移传感器实时检测液压缸的伸缩量，伸缩量必须在液压缸行程内，当液压缸处于极限位置还未完成伸缩目标量，则示警器响，系统须停止工作。
如图2，自适应平衡控制系统采用传感器检测、PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应。其中，检测装置包括倾角传感器和位移传感器，输出均为模拟量信号。执行元件主要为电液比例换向阀和4个液压缸，电液比例换向阀只能接受模拟信号。当系统在运行过程中出现故障时，故障报警器响，系统须停止工作；当液压缸处于极限位置还未完成伸缩目标量，则示警器响，系统须停止工作。
如图3，PLC是自适应控制系统的核心，系统选用三菱FX2N-32MR-D型PLC，其CPU固定有32个I/O端子，包括16个输人端子，16个输出端子。由于位移传感器和倾角传感器的输出均为模拟信号，不能直接输入PLC，故需要添加模拟量输入扩展单元，本系统添加了FX2N4-AD和FX2N-2AD两个模拟量输入扩展单元。
由于PLC输出信号为数字信号，而电液比例换向阀只能接受模拟信号，本系统添加了FX2N-2DA模拟量输出扩展单元。
PLC输入信号分为三部分，第一部分为面板操作，包括各类开关和按钮等；第二部分为传感器采集信号；第三部分为触摸屏参数设定。PLC输出信号也分为三部分，第一部分为控制电液比例换向阀；第二部分为传感器采集信号在触摸屏实时显示;第三部分为实时显示系统运行状态及故障报警。
如图4，拖拉机自适应平衡控制系统软件部分主要分为主控制模块设计和信号采集模块设计。其主控制模块为车身调平控制，其信号采集模块为倾角传感器信号采集和位移传感器信号采集。
控制系统主程序为倾角传感器检测机身倾斜角度，PLC比较单元将信号检测值与系统设定值得比较，当检测值小于设定值时，则无需调节，当大于设定值时，则自适应调节四个支撑缸的伸缩来使车身平衡。
Claims (4)
1.一种基于PLC的拖拉机自适应平衡控制系统，其特征是：所述控制系统采用传感器检测、PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应，可以通过PLC对倾角传感器检测值与设定值进行比较，当检测值小于设定值时，则无需调节；当检测值大于设定值时，则自适应调节四个支撑缸的伸缩来使车身平衡。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的拖拉机自适应平衡控制系统，其特征是：所述控制系统主要由底盘、车桥、底盘横梁和四个支撑液压缸组成，主要通过四个支撑液压缸来调节车身颠簸、倾斜问题。
3.根据权利要求1所述的一种基于PLC的拖拉机自适应平衡控制系统，其特征是：所述控制系统采用传感器检测、PLC控制、电液比例换向阀驱动和支撑液压缸响应，检测装置包括倾角传感器和位移传感器，输出均为模拟量信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于PLC的拖拉机自适应平衡控制系统，其特征是：所述控制系统主程序为倾角传感器检测机身倾斜角度，PLC比较单元将信号检测值与系统设定值得比较，当检测值小于设定值时，则无需调节，当大于设定值时，则自适应调节四个支撑缸的伸缩来使车身平衡。
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|---|---|---|---|---|
| CN113003501A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-22 | 湖南星邦智能装备股份有限公司 | 高空作业平台的浮动装置 |
| CN114793517A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-29 | 农业农村部南京农业机械化研究所 | 一种耕作机械姿态与作业深度稳定控制系统及方法 |
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2016
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