S7-200在全液压轮胎压路机控制中的应用
0 概 述
在现代各类建筑基础、路面和路基的压实中，轮胎压路机具有不可代替的优越性，其充气轮胎除有垂直压实力外，还有水平压实力，这些力的作用加上胶轮弹性所产生的一种“揉搓作用”结果就产生了极好的压实效果。同时，轮胎间的相互重叠能产生平整、致密的表面质量。而传统的以机械式传动为主的轮胎压路机因其结构笨重、机械换档在机群式作业、频繁换向工作中显得力不从心，无法满足现代自动控制、远程监控的要求，其操作的安全性、舒适性也因此受到局限。
三一重工2005年推出的新型YL
1 控制系统结构及控制原理
YL
② Rt=U/I
将①、②式归并可得出公式③
③ T=τlnk/U 其中k=K·I
图2
式中：T为传感器检测的温度；Rt为传感器电阻；τ和K为常数（可以事先利用温度计和万用表测出两组T、U值求出）。
将电压信号送入PLC模块（模拟量输入点），经A/D转换及相关函数运算、标定，利用公式③即可计算出对应的传感器检测的温度值。
2 控制系统硬件
2.1控制器
由西门子S7-200主模块CPU224及扩展模块EM223、EM235组成。其中CPU224为西门子小型PLC主模块，设计紧凑、良好扩展性及强大的指令可以近乎完美满足小规模控制要求，EM223为4DI/4DO数字量扩展模块，EM235为4AI/1AO模拟量扩展模块。
（1） 18路数字量输入14路数字量输出，4路模拟量输入1路模拟量输出
（2） 工作电压20.4~28.8VDC，工作环境温度0~
（3） 高速计数输入点响应频率20 kHz，逻辑1电平15~30 VDC；
（4） 高速脉冲输出频率20 kHz，输出驱动电流750 mA；
2.2显示器
西门子文本显示器OP73Micro，可显示3行每行达12字中文信息，4功能键/7系统键，前面板尺寸148×
2.3测速传感器
REXROTH霍尔转速传感器HDK18，工作电压8~36V；
2.4行驶手柄
选用带行程开关及中位锁GESSMAN产的工程机械专用行驶手柄S
（1） 手柄机械运动角度±37.5°；
（2） 寿命> 1000 万次，工作环境温度-40~
（3） 电阻及功率2×5 kΩ/1.5 W。
2.5比例放大器
工作电压18~32 V，输入电压0~5 VDC， PWM输出电流
3 控制程序设计
程序编制采用模块化结构，包括主程序、子程序和中断程序等。主程序主要完成程序初始化、输入点滤波、系统报警信号处理、行走及制动控制和实现各子程序的调用等核心功能。子程序主要实现记录机器连续工作时间并保存在永久存储器中、高速计数器和高速脉冲发生器程序初始化、速度PID调节和发动机转速控制。中断程序则用来通过定时中断完成发动机转速及行走速度信号的采集，计算出相应的转速值及速度值。
高速计数：本产品设计应用了两路高速计数，一路是发动机转速检测，另一路是行走速度检测。通过安装在发动机或行走马达飞轮壳体上的传感器可以接受电磁脉冲信号，每一个飞轮齿经过传感器时，传感器即输出一个波形，设该波形的频率为f，飞轮齿数为Z，发动机或马达转速为n，则它们满足以下公式：
④ n=f*60/Z（单位RPM）
PLC高速计数是采用定时中断的方式累计单位时间里（如100mS）所采集的脉冲数，那么所累计1秒时间所采集的脉冲数就是我们要知道的频率f，而飞轮齿数Z也已知，利用公式④就可以计算出发动机的转速n了。
在测得行走马达转速n后，已知减速机减速比为i，轮胎直径为D，则利用公式⑤就可以计算出机器行走速度v了：
⑤v=n* *D/i（单位m/min）
PWM功能：PWM功能在工程机械中具有广泛的应用，如直流电机调速，电磁阀流量或压力调节等。而本产品则应用于行走主泵流量控制的比例电磁阀，该电磁阀对驱动电流要求是一个振颤信号，响应频率为100~200Hz，且线性好，重复精度高。而PWM功能提供的是占空比线性可调的脉冲输出，最高频率可达20kHz，占空比可在0%~100%自由调整，设占空比为τ，PLC输出PWM波的电压为U，电流为I，电磁阀的电阻为R，则它们满足以下公式：
⑥ I=U* /R
因此，通过调整占空比τ，就可以比例控制电磁阀的驱动电流了，间而达到调速的目的。
文本显示器OP73Micro需要采用组态软件SIMATIC WinCCflexible进行编程。是基于Windows2000/XP的应用软件，支持中文字符和位图文件，编程界面友好，提供在线帮助功能，支持剪切/复制及粘帖等编辑功能，只是对编程电脑硬件配置要求较高。
软件主程序及调速子程序结构流程图见图3和图4所示。
图3 主程序流程
图4 调速子程序流程图
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