摘 要：MELT200t提梁机（轮胎式搬运机）采用单片机、总线通讯以及CAN控制器控制起重机的行走部分，PLC和变频器以及CAN控制器控制起重机的卷扬部分。充分利用CAN总线通讯方式通过CAN控制器和总线远距离传输信号，把行走部分和卷扬部分在物理和电气上有机的连为一体。实现强电和弱电构成一个有效、准确、实时、同步的自动控制控制系统。
关键词：
单片机；总线通讯；CAN控制器；PLC;变频器；
中图分类号：TP
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2011）08-0280-01
0 引言
MELT200t提梁机是为嘉绍大桥工程施工而研制的梁场搬运设备，用于混凝土箱梁节段的场内吊装，纵、横向运输、单双层存梁。整机采用机、电、液控制技术，为轮胎式，以一台320kW柴油发电机组为动力，采用电动起升，液压走行、转向方式控制，主要控制对象为三台起升电机（分别为一台45kW、两台22kW）、两台75kW油泵电机及相关电磁阀。液压走行能够实现纵横两个方向提梁走行，并具备方向调节能力。起升部分具备提升和下放、过载保护、超速保护、上下卷扬行程保护。
图中：1为前、后液压站柜;2为前左、前右、后左及后右台车控制器箱;3为前、后卷扬柜;4为前、后卷扬电阻柜;5为照明灯;6为司机室;7为风速仪。
MELT200t提梁机控制系统设计的难点是有两个相对独立的操作部分（液压走行靠油泵电机输出动力CAN控制器驱动液压马达进行操作，卷扬提升靠变频器进行操作），但是在实际使用中，两个操作部分要相互进行信号采样和收集再做出具体控制。由于控制电压等级不同（强电（交流380V）、弱电（直流24V）），传感器分布整个车体上部（卷扬上下行程限位、卷扬的超速和超载、棘轮和低速制动器到位检测、变频器故障报警）和下部(有回油压力继电器、回油滤和压油滤堵塞传感器、主泵工作和控制压力传感器、油温超高传感器、软起动器起动完成和故障信号等，上部有变频器故障、前后卷扬上下限位，卷扬超速等)，信号传输距离长（车长31.2m，车宽11.7m，车高19.8m），最远是司机室到液压站的控制信号有五十多米。
由于液压站柜、液压站传感器、四个控制器箱、卷扬柜、司机室等分布整个车体的不同部分，对信号的采集和传输以及各个控制单元的操作控制存在距离远和分散。而控制系统要求能对两个相对独立的操作部分进行集中的协调统一控制，所以MELT200t提梁机的电气控制采用了PLC和变频器控制起升部分，单片机、总线通讯、CAN控制器控液压走行，利用总线通讯和CAN控制器的抗干扰能力强、高可靠性、长距离通讯的优势，对起升部分和控液压走行部分的各种传感器、继电器、行程限位等信号集中进行采集处理。再通过CAN总线传输到司机室的主控制器进行集中控制，是集数据采集、过程控制、状态监测、安全保护分散控制管理控制方式。
⑾准备动作指令，走行制动器指令。
1 电源、照明系统及附件
以一台320kW柴油发电机组为动力，驾驶室内设控制电源开关，控制电源总接触器设置在前液压站柜内，受控制电源开关控制，为整个电气控制系统供电。整机共设置六个作业照明灯，分别布置于四角及主梁中间的两侧，每个照明灯设置一个断路器进行短路保护。在主梁顶部设置风速传感器，通过安装在驾驶室内的风速告警仪进行大风报警。
2 液压站系统
前、后液压站柜主要控制油泵及液压站冷却电机的启动和停止。油泵电机为75kW，冷却电机为0.55kW。为降低油泵电机的起动电流，减小对发电机的冲击，采用了软起动器对油泵电机进行控制。液压站起动/停止、冷却电机开关，设置在驾驶室内。前、后液压站控制器主要用于控制液压站内的走行准备电磁阀，走行制动电磁阀，并采集相关传感器信号及液压站柜的输出信号,通过总线传输到司机室的主控制器。
3 卷扬系统
卷扬系统的控制对象为分别位于主梁前、后端的三台卷扬电机和三台卷扬机上的棘轮和高、低速制动器。
主梁前、后两端卷扬机旁各设有一组卷扬柜和制动电阻柜。其中，前卷扬柜设有一套55kW变频系统，用于驱动一台45kW的前起升电机；后卷扬柜设有两套30kW变频系统，用于驱动两台22kW的后起升电机。因为是自带发电机提供电能，变频系统配备了电抗器和滤波器，电抗器能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地保护变频器和改善其功率因数。滤波器用于减小变频器输出电流中的高次谐波层，抑制变频器的输出侧的浪涌电压,延长电机寿命。卷扬机工作时先打开棘轮、低速端安全制动器，变频器启动频率是3赫兹，能够在提升机构在静止时提供足够大的扭矩，当扭矩达到设定范围时再开启高速安全制动器进行提升。下放时利用制动电阻将电机产生的再生电能转化为热能进行下放操作。
起升电机为变频电机，其高速端编码器直接对变频器进行速度反馈，高速端制动器及冷却风机由变频器的制动器打开信号直接控制。
在靠近驾驶室的后卷扬柜内设有一台PLC，用于接收来自驾驶室的卷扬编组开关、卷扬手柄、棘轮开关、低速端安全制动器开关等操作信号和各卷扬机行程限位、超速限动、棘轮打开、低速端制动器打开及来自前、后卷扬控制器的超载限动等安全保护信号。PLC根据上述各种信号控制前、后卷扬机的棘轮、低速端安全制动器和变频器档位。
4 转向、走行系统
转向、走行通过控制各转向、走行电磁阀，实现相关操作。在前左、前右、后左、后右台车各设置一组控制器，控制两组转向架的转向动作，并控制相关马达、走行比例换向阀、支顶和悬挂电磁阀，同时分别采集相关传感器信号，通过CAN总线将信号传给设置于驾驶室内的主控制器，主控制器同时接受驾驶室内走行转向系统操作元件的指令，通过CAN总线将控制指令送往各控制器，由控制器驱动各电磁阀完成相关操作。
为保证转向精度，转向控制编码器采用10位（单圈分辨率为210=2014，约每度5字）绝对值编码器。总控制器通过CAN总线向每个控制器发出不同的转向模式、转向方向及转向角度指令。控制器根据各自的控制指令输出PWM信号到驱动器，驱动器直接驱动相应的轮组的比例电磁阀。在转向的同时编码器实时检测转向的方向和角度，并把实际值反馈给总控制器，总控制器把反馈值转换为角度显示在监视屏上，方便驾驶人员随时监控动作情况。
参考文献
［1］童长飞.C8051F系列单片机开发与C语言编程［M］.北京：北京航空航天大学出版社,2005.
［2］许晓峰.电机与拖动［M］.北京：高等教育出版社,2009,(8).
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