沈亮遠(yuǎn)

(第二炮兵青州士官學(xué)校，山東 青州 262500)

0 引言

某型野戰(zhàn)車載液壓泵站工作環(huán)境比較惡劣，環(huán)境溫度相差很大，而又要求能夠全天候工作。液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)是液壓油，而液壓油的性質(zhì)受溫度的影響很大，油的粘度降低，泄漏增加，泵的容積效率和整個系統(tǒng)的效率會顯著降低。由于油的粘度降低，滑閥等移動部件的油膜變薄和被切破，摩擦阻力增大，導(dǎo)致磨損加劇。使橡膠密封件變形，加速老化失效，降低密封性能及使用壽命，造成泄漏。使油的空氣分離壓降低，油中溶解空氣逸出，產(chǎn)生氣穴，致使液壓系統(tǒng)工作性能降低。溫度過低黏度增大，嚴(yán)重影響傳動效率，因此設(shè)計泵站油溫自動控制系統(tǒng)，確保車載液壓泵站的使用性能。

1 油溫自動控制系統(tǒng)總體方案

油溫自動控制系統(tǒng)采用 PLC自動控制方案，主要有測溫模塊、PLC處理模塊、冷卻模塊、加溫模塊組成(見圖 1)。測溫模塊實時對液壓泵站重要位置液壓油溫度進(jìn)行檢測，將監(jiān)測信號傳送到 PLC處理模塊，進(jìn)行判斷、處理并輸出控制信號，控制冷卻模塊或加溫模塊工作，完成泵站油溫的自動控制。

圖1 油溫自動控制系統(tǒng)總體方案框圖

2 測溫模塊

敏感元件采用熱電阻，溫度采集處理采用擴(kuò)展熱電阻/熱電偶模塊。將熱電阻分別放置于進(jìn)油口、出油口個一組，油箱中部兩組，檢測重要的部位油液溫度。選用 SLC500控制器擴(kuò)展模塊有集溫度采集和數(shù)據(jù)處理于一身的專用智能溫度模塊熱電阻/電阻信號輸入模塊(1746-NR4)。在此模塊中溫度模擬量產(chǎn)生對應(yīng)的 16位 A/D數(shù)字值，其對熱電阻變送的溫度信號的分辨率約為 1/8度，控制器在數(shù)值處理中可以直接使用模塊的轉(zhuǎn)換值，無需在硬件級電路上作其他處理。熱電阻溫度模塊的使用十分方便，只需要將熱電阻接到模塊的接線端子上，不需要任何外部變送器或外圍電路，溫度信號由熱電阻采集，變換為電信號后，直接送人溫度模塊中。

3 PLC處理模塊

PLC處理模塊由 SLC500控制器、溫度顯示單元組成。SLC500控制器的輸入通道中一個熱電阻模塊最多可以接 4個溫度熱電阻溫度傳感器。將測溫模塊的溫度檢測信號進(jìn)行讀取、判斷、顯示并輸出控制信號。

3.1 控制程序

控制程序包括讀取子程序、溫度顯示子程序、判斷處理輸出程序。

首先進(jìn)行初始化，掃描讀取測溫數(shù)據(jù)，并進(jìn)行溫度顯示，然后判斷溫度是否超出范圍，如溫度低，根據(jù)溫度低的程度，控制電壓調(diào)整器的電壓，從而控制加溫功率。如溫度高，發(fā)出冷卻信號，控制交流接觸器動作驅(qū)動冷卻電機(jī)工作。

圖2 控制流程圖

3.2 溫度顯示單元

溫度顯示單元采用數(shù)碼管顯示，選用 ZLG7289A芯片，它與控制器采用 3線串行接口，只需要占用SLC500的 3個輸出點，可以驅(qū)動 8個 LED數(shù)碼顯示管，同過級聯(lián)可以擴(kuò)展數(shù)碼顯示管的數(shù)量，實現(xiàn)多段實時溫度顯示。CS為片選輸入端，此腳為低電平時，可向芯片發(fā)送指令;CLK是時鐘輸入端，DATA是串行數(shù)據(jù)輸入端，串行數(shù)據(jù)在時鐘 CLK的上升沿有效。8個段驅(qū)動信號 SEG接每個顯示器的段，8個位驅(qū)動信號 DIG0—DIG7分別接顯示器的共陰極公共地。

4 冷卻、加溫模塊

冷卻模塊采用循環(huán)水冷方式，需要冷卻時，PLC發(fā)出交流接觸器控制信號，控制交流接觸器動作驅(qū)動冷卻電機(jī)工作，帶動冷卻水泵工作，經(jīng)過蛇形冷卻裝置循環(huán)流動，吸收油液的熱量，達(dá)到降溫的目的。

加溫模塊采用電壓調(diào)整器控制方式，需要加溫時，PLC發(fā)出控制電壓調(diào)整器，從而控制加溫模塊加溫功率。輸出通道為模擬量輸出模塊(1746NIO4V)，其輸出信號是電壓信號，可以通過電壓調(diào)整器控制電源的開度(即一周期內(nèi)的導(dǎo)通比率)，從而控制電源的輸出功率。溫控系統(tǒng)中熱電阻模擬量輸入模塊的電壓信號范圍一般是 0～4124，SCP指令把它整定為 0～16383的工程單位，將其值放入 PV(過程變量)的內(nèi)存地址N7：38中，把控制輸出值放入 N7：39當(dāng)中。最后用MOV指令把 N7：39中的過程變量傳遞到 1746NIO4V模擬量輸出模塊中。控制效果如下：(1)SP-PV≥50時，輸出值為最大值 32767，使電壓調(diào)節(jié)器開度最大，即給加熱器最大電壓供電，使被測對象溫度快速上升。(2)SP-PV＞-30和 SP-PV＜50時，輸出為 PID控制輸出，此范圍為 PID參數(shù)調(diào)節(jié)的范圍。(3)SP-PV＜-30時，輸出值為最小值 0，電壓調(diào)節(jié)器開度為零，即停止加熱。

圖3 冷卻、加溫模塊框圖

5 結(jié)束語

油溫自動控制系統(tǒng)采用 PLC自動控制方案。信號采集采用專用智能溫度模塊熱電阻/電阻信號輸入模塊，接線簡便，節(jié)省了外部變送器或外圍電路，加溫輸出通道為模擬量輸出模塊，采用程序控制加溫功率，加溫效率高。采用交流接觸器控制冷卻電機(jī)工作，冷卻模塊采用循環(huán)水冷方式，冷卻效果好。該系統(tǒng)自動化程度高，有效控制油溫，大大提高了泵站的野戰(zhàn)性能，具有很高的軍事效益。

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