【基于plc遥控自卸车模型的遥控器设计8300字（论文）】

基于plc遥控自卸车模型的遥控器设计摘要本课程设计的对象是遥控自卸汽车模型，我们可以根据设计需要对相应的遥控车进行遥控。自卸车的遥控模型是一种工程车辆仿真模型，该模型是由1:30生产比例形成，对自卸汽车为例，它可以前进，后退，左转，右转，料斗上升下降，且具有减震器，后桥差速器，它只能用于逻辑控制的测试模型，只要逻辑控制器实现控制，本设计采用可编程控制器（PLC）控制。本课程设计采用三菱FX2为例。在实验过程中，如果汽车按一定的要求完成一个动作，根据PLC的编程要求，连接PLC输出按要求进行调试，经过必要的程序，当程序的执行，汽车可以预定通过PLC控制完成的动作。关键词：PLC；自卸车模型；遥控器目录TOC\o"1-3"\h\u316621绪论 172071.1研究背景及研究意义 176931.2自卸车作业相关研究现状 152081.3研究内容 329912自卸车简述 3277662.1自卸车整车概述 3136762.2举升机构型式 465512.3自卸车倾卸稳定性分析 5279352.4自卸车的物料卸载机理 6314552.5自卸车的稳定性分析 8243853遥控自卸车模型的PLC控制 11217973.1遥控自卸车简介 11262533.2小车动作过程 1111613.3实验面板引用及说明 12290973.4运行时序图 12235473.5自卸车样机导入模型的仿真试验 13130904结束语 1610693参考文献 161绪论1.1研究背景及研究意义近年来，我国各类基础设施建设日趋密集，建设规模和范围不断扩大。此外，由于该政策是不允许操作的自卸汽车，这也促进了遥控自卸卡车的扩大，而且还为广阔的开放空间远程控制的发展。随着市场的逐步扩大，对产品质量、安全性能和规格等级的要求越来越高。ARM系统是远程自卸车结构的重要组成部分。ARM系统通常由转台、五臂和液压缸组成，十几米长。遥控车辆将运送需要卸载到所需位置的货物。吊杆系统的性能和结构直接影响浇注效果。在移动的过程中，五臂与转盘通过协调操作，将货物均匀、连续、准确地传递到位置。然而，泵送系统的性能、泵的精度和稳定性都对泵的整体性能有很大的影响。自卸汽车的遥控臂系统是一个多自由度系统的多冗余度、强非线性和刚柔耦合，传统的遥控车臂架采用单臂开环控制的发展，手术的繁荣取决于操作者的视觉和感觉，通过反复调整，手臂端移动到浇注位置。一方面，传统的控制方法对技术水平要求较高，人们需要完成协调；另一方面，难以保证手臂操作的稳定性和柔软性，难以顺利移动手臂末端。传统的自动化和智能化控制方式相对较低，这也限制了遥控小车发挥的优势。因此，实现臂架系统的自动化和智能化控制是非常重要的。随着现代科学技术的发展，自卸汽车的智能化和自动控制成为可能。通过控制系统实现了ARM系统的智能控制，实现了转台和五臂的闭环控制。在闭环运动协调控制，采用多功能集成的远程控制装置，给出了动臂运动方向和速度，由控制器根据繁荣和轨迹规划，转台的控制策略与控制输出，建立协调一致的臂末端轨迹，运动平稳。对自卸车臂臂智能控制的使用，不仅可以更加稳定、精确和稳定的根据期望轨迹移动操作到浇注位置的操作，同时减少人力物力的消耗，降低了施工难度，提高施工效率，保证施工安全等方面具有重要的意义。1.2自卸车作业相关研究现状国外学者对自卸车的稳定性和相关方面的性能做了大量的研究工作。本文建立了大型矿用自卸车侧翻稳定性的非线性数学模型。还有其他学者和研究小组对自卸汽车不稳定的原因和计算方法进行了广泛而深刻的探讨。国内外学者对自卸车的稳定性和自卸车的稳定性进行了大量的研究。邓春安介绍，车辆的侧倾稳定性的评价指标，理论计算方法的不足，并利用翻滚测试侧倾稳定角测试的必要性，并介绍了侧翻试验台的组成、工作原理、参数和测试功能的性能和结构。张红伟提出了几种提高自卸汽车稳定性的方法，例如：合理选择举升机构的形式；尽量增大后支点之间的距离；提高副车架和汽车底盘的扭转刚度等。HuChao和张世杰对自卸汽车进行了静态侧翻计算，分析侧翻的原因，找出解决办法。利用虚拟样机技术，WuSen等。利用亚当斯软件建立自卸车举升机构虚拟样机模型。在国外，有很多的汽车产业在世界汽车工业发达国家花高成本建立一个试验场（室）和汽车研究中心开展了大量的研究工作，提高车辆和推出新产品的质量。如法国雷诺公司使用美国MTS系统公司专门从事悬架和转向测试系统。除了能够保证转向机构的转矩、纵向、横向和纵向运动外，还可以用来研究振动阻力和测量噪声的特性。在中国，有许多运营商建立自己的汽车试验台（场），如中国定远试验场。可用于测试设计一些汽车零部件的工作条件，特别是对关键部件的结构和性能进行测试。以飞轮为代表的惯性力驱动汽车在试验台上对各种阻力的制动测功机进行性能试验；代表车辆进行液压或电力试验，测试发动机功率和扭矩。在车辆试验的形式中，测试平台的成本不是很高，测试所需的时间相对较短，测试条件容易控制，应用范围也越来越大。但是，本次测试一般用于单项性能或耐久性试验，或少量相关项目的综合测试，不能全面评估整体性能。2007、为解决重型自卸车测试问题，设计了重型卡车自卸汽车性能试验台的设计、制造、安装和调试。试验台架主轴承100吨，是东风汽车有限公司的2007个重点工程，在技术样机中没有参考。重型自卸车的制造、漏油、快速检测、举升机构的有限元分析，以及对不同倾角和不同质量的性能、不同类型的载荷试验等。该设备的研制将彻底解决重型自卸车设计制造中没有依据的问题。上述试验结果是好的，但传统的做法，实际测试试验台的建设成本效益高，企业的实力要求比较高；和试验周期长、效率低，再加上卡车车、小批量多品种，高价格和负载（尤其是重型自卸车），道路上有一定的要求。通过实验室试验装置，如道路振动试验台等，无法对结构进行动力分析和稳定性分析来模拟车辆的运动。事实上，在世界汽车测试只有少数先进的汽车制造商，如美国的小松德莱塞，通过专业测试建立获取实验数据，验证产品性能测试分析。本厂制造的国产车主要通过模仿设计或通过技术转移生产，没有自主创新的能力和手段；自卸汽车试验也主要取决于建设矿业和工业运行试验的试验设计和统计分析，成本高，时间长，风险高。1.3研究内容针对自卸车的不稳定操作方便卸货时，利用多体动力学方法，应用计算机辅助基于CAD／CAE技术，对自卸汽车虚拟样机模型，考虑了影响自卸汽车稳定性的主要因素，自卸汽车仿真分析的进一步研究和优化工作的稳定性，发现自卸车侧翻的临界值。分析了影响翻车机运行稳定性的因素和机理；在考虑整车虚拟样机简化模型的基础上，考虑了影响自卸车自卸车稳定性的主要因素。2自卸车简述2.1自卸车整车概述普通货车一般结构为前发动机后驱动、柴油机、五速或六速传动、前转向桥、后驱动桥、前后梁架式车架、长车头或驾驶室，均为立式钢板弹簧式独立悬架。其特征在于：在副车架与主框架之间增设了垫木，并与主副车架连接座和U型螺栓连接。通过与固定在次梁柱支撑梁的支座铰接销轴筒下部的油缸，在油缸支承油缸销轴气缸、油缸销位于子帧和对称平面的对称中心线平行于侧梁；气缸的伸缩套管焊接耳孔，平行于容器和圆柱销耳轴和圆柱销轴铰接在一起的；容器和子帧通过销轴上铰接。总质量小于19000kg一般采用4x2驱动形式；装配质量比19000kg，采用6X2或6x4驱动形式。自卸车主要性能参数主要参数：轴距、轮距、尺寸、前悬架、后悬架、接近角、出发角等；主要质量参数：最大负荷质量、服务质量、总质量、质量系数、体积系数、重心等；其他性能参数：最大起升角、起升时间、降落时间、行车和卸载的稳定性，包括行驶稳定性的计算应包括：核算后不产生完全上坡；加载下坡制动时，会计；满载边坡直线不产生侧翻核算；卸荷稳定性的计算应包括：A、在横路不易倾倒转储核算；B、自卸汽车最大爬坡度道路垃圾，不产生后的会计。2.2举升机构型式起重机构是自卸汽车的关键装置，是判断自卸汽车质量的主要指标。升降机构布置原理：A、在正常举升机构上不能安装在底盘身上的零件干涉。B、尽可能地将举升机构尽可能地向前降低液压系统的压力。C、为了减少零件的匹配数量和零件数量，尽可能地尽量使用通用零件。目前，液压举升机构广泛应用于自卸汽车行业。根据油缸与底板之间的连接，升降机构可分为直接传动和连杆两类。其中，大中型自卸汽车举升机构采用液压特性曲线，如Maleli升降机构（T），即油缸前推连杆机构扩大提升，如图2.1所示。它是目前应用最为广泛的一种提升方法，适用于承载能力8～40吨，长度为4.4。图2.1(马勒里-T式)自卸车举升卸载状态为了简化模型，将货车前推杆提升机构放大抽象如图2.2所示的连杆机构的等效模型，通常由小车（水平线及以上机构，代替）ABC、BD、三角连杆升降油缸EC和侧架。图2.2(马勒里-T式)举升机构示意图图2.2旋转马车和副车架作为坐标系的原点，三角臂在A点和B点在车厢底部铰接拉杆铰接在C柱；在D点拉杆与副车架铰接，在E点一种侧缸铰接框架。工作时，油缸内充油，油缸EC加长，三角臂和拉杆BD的ABC转动升高，升降架在货物卸荷后转动支点O，减轻重量。2.3自卸车倾卸稳定性分析稳定性是自卸车的重要性能指标之一，它存在于静态、操作和运行3种工况下。在操作中，自卸汽车应具有可靠的稳定性，在任何上述条件下，都能克服外界干扰，正确执行操作人员的指令。在传统的产品设计和开发的滑移及辊持续流失的主要形式是概念设计完成后，设计方案和产品（解析法、作图法、测试方法、测试方法的使用），但也为原型和试验验证，自卸性能物理样机试验台的一个类似的模型如图2.3所示。根据自卸汽车的性能试验方法，采用自卸汽车进行特殊性能试验、泄漏试验、倾翻运行可靠性试验、翻斗稳定性试验等。图2.3自卸车性能试验的物理样机试验台模型2.4自卸车的物料卸载机理休止角是影响物料卸荷的重要参数。休止角是指桩身背面形成的松散材料的倾斜角度。当货物静止时，静止角是静安的兴趣角，货物在运动状态下的剩余角度为休止角。如果将货物看作一个整体，可以认为举升角与车厢所载货物的安息角有着直接关系。如图2.4所示，α为举升角，μ为货物与车厢的摩擦系数，G为货物重力，流动力F1为：摩擦阻力F3为：图2.4货物受力分析当α角度值在0～90°范围内逐渐增加时，F1随着增大，F3随着减小。当F1=F3，即μ=tgα时，货物处于临界流动状态。一般运载物料与车厢的摩擦系数为0.5～0.8，所以当车厢举升角α在10°～20°时，自卸车所运载物料一般是不会流动的；当α在27°～38°时，物料处于安息角的临界流动状态，可卸货。物料的自然堆角如图2.5所示，车厢在绕翻转轴O点旋转以倾卸物料的过程中，车厢内物料的坡角γ和车厢的倾卸角δ之和是一个常数，即有γ+δ=Ø1，这个常数Ø1就是土料的自然堆角。图2.5物料的安息角表2.1所示为各种常见散装物料的密度和安息角。如前所述，货物的安息角是影响卸货状态的重要参数。例如，货厢最大举升角与安息角紧密相关。统计资料表明，多数货物的静安息角在40°～45°的范围，因此，为了保证卸货干净，一般自卸车最大举升角常取为50°～60°。此外，还需要注意在最大举升角时，货厢后板下垂最低点与地面保持一定卸货高度。表2.1散装物料的密度和安息角自卸汽车在卸料站在地面的水平，散装物料的运动在最大的汽车总是在一个垂直平面，最后卸载材料，轨迹和水平平面角等于材料的休止角。物料的质量中心位于自卸汽车的纵向对称平面内。当地板的横向倾斜角和使轿厢横向倾斜时，轿厢举升位置与轿厢不卸载的剩余分布和不对称性无关，质心位置不会倾倒纵向对称平面，而是在下坡侧。卡车将附加偏心矩、部分负荷侧在对方面前材料卸下，当汽车电梯，里面的残余物质越来越偏离卸料辊轴的自重心，提高变形在穷人的悬架，甚至丧失了自卸车导致倾斜的横向稳定性。2.5自卸车的稳定性分析具体来说，与一般的自卸汽车相比，由于车架、副车架、车厢侧轨、中间块、车厢结构尺寸等参数决定了自卸汽车的累积高度重心高，所以不稳定的危险程度也较高。副车架和车厢侧纵梁、中块累计高度为480~550mm，加上皋兰容器板高1400~1800mm，所以重心高度是2000~2200mm之间。下列货物状况、工作环境，结合自卸车，吊装条件、冲击力等方面提升机构，分析其造成的倾斜机制，在卸载过程中，为稳定分析和设计虚拟样机建模基础的思考：在静态条件下，考虑了悬架和轮胎弹性变形的影响，将“刚性”货车的稳定性分析视为刚体模型。图2.6是有一定坡度的自卸汽车在地面上的示意图。图2.6不考虑悬架和轮胎变形静止状态下自卸车稳定性分析根据有关资料可知,一般自卸车在侧翻时尚未发生侧滑,此时计算较为简单,将有关参数代入相关公式即可算出整车质心高度H。公式为:式中，H1为底盘质心高度；H2为车厢和货物质心高度；W1为底盘质量；W2为车厢和货物质量；H为整车的瞬时质心高度。而自卸车不发生侧翻时的横向坡度倾角α的计算公式为:式中，α为横向坡度倾角；B为轮胎平均着地宽度。物料偏载时的自卸车作业稳定性分析与此相反，偏心荷载的大小受装载货物的性质、装载方法和所使用的辅助设备的影响。当货物偏载时的自卸车体相对于纵向对称平面形心将产生一个偏移偏移，设置为XX的初始值；部分货物带来春天的不同和不同变形程度的携带状况，产生帧左右的高度差，高度差（HyHz），作为如图2.7所示。以这种方式，运输和货物将遵循帧平面相对于轴的自卸卡车产生角位移。当自卸汽车举升机构工作时，大拖板和货物可能会增加，而质心会继续偏移，以进一步增加变形的卡车周围弹簧，β的相对角位移也增。下式可近似地表示偏转角角位移β的变化：，式中，b为钢板弹簧中心宽度。图2.7货物偏载时自卸汽车作业稳定性分析3.整车为刚性时的自卸车作业稳定性分析卡车作为工程车辆，其工作性能往往受到工作条件的限制。如图2.8所示，当自卸汽车以α的水平斜率角停止工作时，重力方向与车体垂直轴之间形成角度。这还没有考虑自卸汽车悬架和轮胎变形的影响，在提升机构的高度h的车辆质量，重力W是指与地面的交点的延长线方向继续偏离轴线从卡车的交叉垂直地面。当倾斜角不变时，翻车机的侧倾稳定性随车辆质心的变化而变C（Xc，Yc)升高而变化。因此自卸车不发生侧翻的必要条件是：图2.9不考虑悬架和轮胎变形状态下自卸汽车作业稳定性分析3遥控自卸车模型的PLC控制3.1遥控自卸车简介自卸车的遥控模型是一种工程车辆仿真模型，该模型是由1:30生产比例形成，对自卸汽车为例，它可以前进，后退，左转，右转，料斗上升下降，且具有减震器、后桥和速度减速器，它是提供给一个测试模型。逻辑控制实验的历史，只要逻辑控制器能实现控制，这里我们就用可编程控制器（PLC）来控制它。在这里，三菱FX2作为其控制设计的一个例子，I/O线图如下图所示。如果汽车按一定的要求完成一个动作，可以根据PLC编程的要求，将PLC的输出按要求进行调试，经过必要的程序，当程序的执行，汽车可以预定通过PLC控制完成的动作。3.2小车动作过程小车一个周期要完成一组动作为:小车前进、调头、倒车到位、翻斗卸料后、调头回到出发时的原位，行驶路线如下。如果将小车的动作顺序细分则工步为:小车启动——前进2s——前进左转转90。1s——短直进1s短停1s短直后退1s——后退右转90。1s——直退2s——停车及翻斗抬升卸料和翻斗下降复位3s——直进2s——前进右转90“1s——短直进林一短停1s——短直后退ls——后退左转90，1s——直退回原位一结束。小车大概动作路线如下:图2-1小车动作路线图3.3实验面板引用及说明实验面板引用:3-2实验面板说明：在上面图中两排接线孔，通过防旋转和插入锁线和PLC的相应输入输出杰克。习近平是输入点，Yi是输出点。当汽车前进时的一段哟输出，LEDO输出Y1灯；左转，LED1灯；向前左拐在Y0，YL输出，LED0，LED1，和Y2光；输出光弯曲，LED2Y3输出，LED3背光；右转时，Y2和Y3的输出，即LED2，LED3和明亮。程序结束后，根据显示效果显示小车运行状态。3.4运行时序图\o"收藏结果"对自卸车的操作时序图如下：X000是初始输入，当它被添加到一个初始金额，从开始到结束的全过程，它一直处于常闭状态。在这一点上，y000有输出，遥控车前进，在3S，y001输出1.5右转信号的状态结束后右转，车继续向前短1秒，然后来了一个短暂的停顿信号，时间约为1秒。在这段时间内，汽车完成前向右转。时间的车跑大约为下一周期如下：反向1S左转1.5s倒三铲斗倾卸8s，到目前为止，该车的第一阶段要完成的工作。这个过程是在过程返回的汽车，时序图的虚线代表3的右前卫当车，作用线和下面的类似，但在回归，在回归中的左和右的顺序变化，左转，右转的第一辆车这个过程完成后。走了很长一段距离，整个车的台阶都完成了，经过回收程序，这个过程不会中断，直到停下来。3.5自卸车样机导入模型的仿真试验模型导入之后，就可以使用ADAMS的驱动工具进行仿真设置，如给油缸和活塞的移动副添加移动驱动Motion，则可以驱动上装机构进行卸货和回复的动作。在ADAMS里添加的驱动可是常数值，也可使用函数编辑器编辑函数表达式，从而使机构产生比较复杂动作。在此介绍本论文设计过程用的函数：step函数。step函数是阶跃函数，有设计过程（design-time）函数和运行过程（run-time）函数两种格式。其中后者格式为Step（x，x0，h0，x1，h1）。各个参数意义为：x为变量，x0和x1为阶跃变量x的初始和终止值，h0和h1为对应阶跃起点x0和阶跃终点x1的函数值。Step函数利用三次多项式逼近海赛（Heaviside）阶跃函数，定义为：式中，h为由step函数自动拟合给出的值。在ADAMS/View中，通常自变量选为时间time，而函数值则可作为位移、力、转矩、转速等的输入量。通过STEP函数的嵌套使用，或者是相加的形式构造函数，可以产生其他类型的函数。例如：给某物体质心添加作用力SFORCE_1，其函数表达式为：2+STEP（time，1，0，1.01，1）+STEP（time，2，0，2.01，1）+STEP（time，3，0，3.01，1）+STEP（time，4，0，4.01，1）+STEP（time，5，0，5.01，1），则物体质心处的受力曲线为图3.4：图3.4相加形式的step构造函数曲线注：应用程序的总和的构造函数，应该注意的是，后面的函数的总和的表达式，起点和终点的值函数是一个阶跃函数和相对值的结束点值之前，是增量值。在这个阶段的设计中，尝试用阶跃函数表达式进行仿真控制。运动（时间，0,0，15，0.75）+（时间、30m／s）（步骤）（20,0,35,0.75）已被修改，包括驱动的液压缸，已被添加到自卸车活塞。然后在车上添加功能步骤（时间，01000015500）来模拟卸载过程中的负载变化。当仿真时间35S和步数为500，进行了自卸车倾卸运动仿真，和升降动作及相关曲线如图3.5所示，图3.6和图3.7（一个完整的操作周期）：图3.5举升动作仿真图图3.6载荷随时间的变化曲线以及拉杆上某标记点的行程随时间的变化曲线图3.7车厢举升角随时间的变化曲线以及驱动受力随时间变化的曲线将所得的仿真测试结果与某重型自卸车物理样机的举升性能试验数据进行比较（如表3.2所示）；图3.8是把举升力随时间变化的试验测试数据通过导入ADAMS后处理模块的方法得到（虚线表示）。表4.2某重型自卸车物理样机的举升性能试验数据图3.8举升力随时间变化的测试数据和仿真数据比较曲线图由上图可见，尽管车型规格和载荷不同，但是仿真结果与试验结果曲线趋势基本一致，说明在Pro/E中设计的样机模型导入到ADAMS/View环境下进行仿真结果基本真实可靠，而且生动形象。4结束语通过本次设计实践，我了解了PLC编程的基本方法，对PLC的工作原理和使用有了更深刻的认识。在理论的应用中，我们得到了为了抓高，在没有实践的设计下，我们对课本知识有了比较模糊的把握，都是知识。在实践中，有很多问题，如输入程序不能运行，机器出现死了机器的问题。通过课程设计，解决不了我们所能解决的问题，基本理论知识。除此之外，我们还能够提高实践能力，以前不懂的课程设计也学到了方法。我们也知道理论和实践的区别，并且知道实践的重要性。经过课程设计，我的知识和能力得到了提高，同时也认识到了自己的问题。我会尽力提高自己，训练自