码头车鞍座升降定位逻辑电路的设计

王 磊

（陕西重型汽车有限公司， 陕西西安 710200）

上海环境港一直使用专用集装箱对垃圾进行压缩和转运处理， 这种集装箱要求牵引车鞍座能够升降， 并且能够在2个高度自动停止， 以实现对垃圾的压缩作业和方便集装箱关门。 此前这种牵引车只能依靠进口。 陕西重型汽车有限公司应上海环境港要求开发了一种满足以上要求的码头车， 本文介绍这种码头车最重要的鞍座升降自动定位部分， 着重介绍电器部分相关逻辑电路设计。

1 码头车鞍座升降定位电路的工作原理

客户的具体要求是： 鞍座升高的上限是Amm， 下限是Dmm； 当鞍座高度达到Bmm时， 鞍座自动停止；当整车进行相应作业完毕之后可操作鞍座下降， 下降至Cmm时鞍座再次自动停止； 定位精度为±10 mm。

鞍座升降系统由鞍座升降手柄、 上升电磁阀、 下降电磁阀、 举升油缸、 油泵等组成。 升降手柄打到上升状态时上升电磁阀得电， 液压油通过上升电磁阀进入举升油缸下腔推动油缸举升， 鞍座上升。 鞍座下降为上升的反过程。 鞍座升降系统原理见图1。

经过分析， 只要在升降过程中切断上升或下降电路， 即可实现鞍座升降的停止。

通过选型， 选得一款倾角传感器。 此传感器安装在随轴旋转的旋转臂上， 可以自动感知所在安装平面的倾角， 并根据倾角和标定作出相应动作。 通过标定原始位置和第1位置、 第2位置， 可实现传感器在原始位置、 第1位置之间和原始位置、 第2位置之间分别输出两路24V高电平， 此两路输出分别为OUT1、 OUT2， 互相不干扰。 倾角传感器输出示意见图2。

鞍座升降平台装于旋转臂上， 旋转臂围绕一根横穿车架的旋转轴转动。 传感器装于旋转臂上， 并感知旋转臂的倾角。 通过倾角的变化可以转换为鞍座高度的变化。 倾角传感器安装示意见图3。

2 逻辑电路原理

应用此传感器、 4个转换继电器、 2个翘板开关和上升、 下降提示信号灯， 结合图1设计出一套逻辑电路， 即可实现鞍座自动定位。 逻辑原理图见图4。

2.1 倾角传感器的标定

1） 把鞍座升高至最高点， 此时鞍座距地面约为A mm， 旋转臂与车架的夹角最大， 标定传感器OUT1的原始位置。 将鞍座下降至距地面B mm， 标定传感器OUT1的第1位置， OUT1标定完成。

2） 把鞍座升高至最高点， 此时鞍座距地面约为A mm， 旋转臂与车架的夹角最大， 标定传感器OUT2的原始位置。 将鞍座下降至距地面C mm， 标定传感器OUT2的第2位置， OUT2标定完成。

标定完成之后传感器会在原始位置和第1、 第2位置分别输出高电平。

2.2 鞍座升降定位过程

根据原理图4， 控制鞍座升降定位过程如下。

2.2.1 鞍座自由升降

当手动自动选择开关处于1位， 此时鞍座升降手柄直接控制电磁阀， 鞍座可实现自由升降， 手柄停止动作时鞍座停止升降， 此过程定义为 “手动状态”。 此控制电路以下称为 “直接电路”。

2.2.2 鞍座升降定位

以下操作定义为 “自动状态”。 手动自动选择开关处于0位时切断了手柄对电磁阀的直接控制， 电磁阀改为由传感器和继电器组成的逻辑电路来间接控制， 此控制电路以下称为 “间接电路”。 上升提示信号灯和下降提示信号灯在自动状态时可以提示驾驶员按照信号灯来操作， 以使鞍座达到Bmm位置。

1） 当鞍座高度处在大于Bmm小于等于Amm时，传感器处于原始位置和第1位置之间， OUT1和OUT2均输出高电平。 这时继电器1、 2、 3、 4均得电， 下降提示信号灯点亮， 上升提示信号灯两端电压相等熄灭。 上升电磁阀直接电路、 间接电路全部断开，向上搬动鞍座升降手柄鞍座无动作， 这时鞍座只能下降。 下降电磁阀间接电路接通， 向下搬动手柄鞍座下降。 当下降至B mm时， OUT1输出低电平， 继电器1、 3、 4断电， 上升灯点亮， 下降灯熄灭， 鞍座停止在Bmm。

2） 当鞍座高度处在大于Cmm小于Bmm时， 传感器处于第1位置和第2位置之间， OUT1输出低电平， OUT2输出高电平， 继电器2得电， 继电器3不得电， 上升灯点亮， 下降灯熄灭。 下降电磁阀直接电路、 间接电路全部断开， 向下搬动手柄鞍座无动作， 这时鞍座只能上升。 上升电磁阀间接电路接通， 向上搬动手柄鞍座上升。 当上升至B mm时，OUT1输出高电平， 继电器1、 3、 4得电， 下降灯点亮， 上升灯熄灭， 鞍座停止在Bmm。

3） 当鞍座高度处在C mm以下大于Dmm时， 传感器处于第2位置以外， OUT1和OUT2均输出低电平。 继电器1、 2、 3、 4均断电， 上升灯点亮， 下降灯熄灭。 下降电磁阀直接、 间接电路全部断开， 向下搬动手柄鞍座无动作， 这时鞍座只能上升。 上升电磁阀间接电路接通， 向上搬动手柄鞍座上升。 当上升至C mm时， OUT2输出高电平， 继电器2得电，由2） 叙述可知此时不影响鞍座上升。 当上升至B mm时， OUT1输出高电平， 继电器1、 3、 4得电，下降灯点亮， 上升灯熄灭， 鞍座停止在Bmm。

4） 当鞍座处在B mm完成相应作业后需要下降至Cmm， 此时应忽略上升提示信号灯和下降提示信号灯。 这时传感器处于第1位置和第2位置之间， 继电器2得电， 继电器1断电， 下降直接电路、 间接电路均处于断开状态。 这时按下前倾开关， 下降间接电路接通， 向下搬动手柄鞍座向下运动。 当鞍座到达Cmm时， OUT2输出低电平， 继电器2断电， 间接电路断开， 鞍座停止下降， 鞍座停止在Cmm。

通过以上操作， 鞍座自动停止在2个高度。 传感器响应时间为100 ms以下， 继电器响应时间为25ms左右， 液压系统响应时间为300ms左右， 整个系统响应时间为三者之和， 为400ms左右。 液压系统运动速度为16 mm/s， 在响应时间内液压缸运动6mm左右， 投影至垂直高度为4mm左右， 满足精度为±10mm的要求。

3 结束语

本逻辑电路利用了鞍座升降时鞍座悬臂与地面之间夹角变化这一现象， 把夹角的变化转换为鞍座高度的变化。 通过传感器、 继电器和翘板开关的配合， 来切换鞍座升降电磁阀的控制电路， 并利用传感器在相应角度输出的高、 低电平， 来切断或接通两种鞍座升降电路， 达到了鞍座自动定位的目的。