浅谈工程机械控制器与控制技术

陈金国

摘 要 机械工程分为结构和控制两部分，控制部分负责机械各个部分的运动、收集相关信息并采取相应的措施，保证机械设备能够有效稳定的运行。所以一定要保证控制器的灵活性和可靠性，避免控制失效而导致的安全事故。本文简述了控制器的发展现状，分析了控制器的组成和原理，并简介的几种控制器的类型。

关键词 工程机械;控制器;控制技术

前言

近些年，电子技术迅速发展，工程机械的控制器由曾经的电路控制逐渐转变成可编程控制器，不仅使得工程机械的控制能力得到明显的提高，还使得控制核心的数据处理能力和可靠性得到很大的提高，从此控制器发生了质的变化。更为智能化的控制器和新型控制技術例如以太网总线控制技术、嵌入式软PLC控制技术、工程机械液压系统动力匹配系统控制技术等[1]，使得工程机械操作精度、可靠性和速度得到显著的提高，达到对工程机械实时监控和控制。

1工程机械控制器的现状

最原始的工程机械控制器，只能通过简单的系统实现对机械各个部分运动的控制，控制效果并不理想，无法实现对工程机械的实时控制。近年来随着工程机械的迅速发展，出现了微型控制系统、PLC可编程控制器等，加快了工程机械的发展进程。我国的工程机械控制器的研究相对较晚，只能使用进口的工程机械控制器。而国外的工程机械控制器多数以PLC为基础进行研发，缺少实时操作系统。微型控制器的应用比较广泛，可以使用不同的控制软件在不同的工程机械中进行控制。实际工程机械工作中，由于工作环境变化较大，不免有非常恶劣的环境，而且控制器上的载荷变化并不稳定，时常发生超过额定载荷的情况，所以控制器的控制难度非常大。传统的控制器无法对工程机械进行实时监测，遇到特殊情况无法将实时信息及时反馈，导致无法实现良好有效的控制效果[2]。新型嵌入式可编程控制器目前已经被广泛应用，其操作简单，而且拥有过载保护，安全可靠。

2工程机械控制器的组成及原理

2.1 控制器的系统硬件组成

控制器系统硬件包括：电源模块、控制模块、数据传输模块、人机交互模块和状态监测模块。电源模块主要为控制器提供电能，由蓄电池供电，滤波电容使电压稳定在一定范围内，保证电流的平稳输入，减少由于电压波动对系统造成的损伤。控制模块主要控制机械设备各个部分的运动参数，其控制信息直接传输到动力系统中，动力系统执行控制模块的信息使机械设备各个部分相互协调运动，共同完成工作。人机交互模块主要是人工输入信息、读取信息和控制信息，让所有信息交流能够显示在屏幕上[3]。状态监控模块主要是收集各个部位的状态信息，显示在屏幕上。

2.2 PLC可编程工程机械控制器的工作原理

工程机械控制系统工作原理包括：内部数据处理、通讯处理、输入扫描、程序执行和输出处理五个部分。当系统开始运行，通讯功能首先开启，对程序段进行扫描，完成扫描后将程序输出给控制部分，由控制部分实现预编控制。五个部分共同组成控制器的一个工作循环，当控制器完成一个循环后，又会重新执行工作循环。不同的工作周期对控制器性能的要求不同，一些对精度要求较高的设备，需要控制器具有更高性能控制能力。控制器每次扫描的时间等于信息数据处理、通讯传入、输入、程序响应和输出时间的总和[4]。控制器的数据处理时间是无法改变的，通讯时间与网络传输有关，相应时间与程序的长度有关，输入、输出时间与控制器的储存状态有关。工程机械编程时，要求字符格式与系统要求一致。

3工程机械的控制器的几种控制技术

3.1 以太网现场总线控制技术

以太网总线技术能够迅速交换工程机械控制器之间的信息交换，并能够保证信息交换的安全性和可靠性。它能够以超高速的通讯功能，实现其他工程机械一些无法实现的功能。目前许多工程机械制造商都在研制与总线控制技术相适配的控制器，并将控制器应用到工程机械上。

3.2 嵌入式软PLC控制技术

PLC控制技术使用范围比较广，其抗干扰能力强，而且PLC控制系统安装比较简单，日后维护也相对方便。但是随着科学技术的发展，对设备的要求越来越高，其控制也越来越复杂，传统的PLC技术很难满足当前的需求。传统PLC无法对机械故障进行及时的诊断，也无法收集工程机械的运行数据，所以更加先进的嵌入式软PLC逐渐取代传统PLC技术。这种控制技术的硬件具有良好的扩展性，编程界面也更加简洁，操作指令相比传统PLC更加丰富，使得控制能力得到显著的提高。控制器的计数器也由原来的16位逐渐转化为32位和64位，并由传统的单核逐渐变为多核，极大地提高了运算数据量和运算速度。

3.3 工程机械液压系统动力匹配及控制技术

液压系统动力匹配控制技术能够提高工程机械的传动效率，当泵在不使用的时候可以将动力传递给其他泵。工程机械负载发生变化时，控制器能够及时检测并自动对其进行动力分配，保证满足工作需求的条件下，减少能耗。这项技术在工程机械应用中，能够减少环境对工程机械的造成影响，提高设备工作稳定性，使得设备的寿命得以发幅度延长，间接降低了成本。

4结束语

在20世纪90年代，工程机械开始逐渐走向智能化、自动化、集成化和标准化，而且要求更加节能、安全、环保。目前的控制技术攻关重点在于增加控制能力，随着集成电路、计算机技术、电子监控技术等不断地发展和成熟，会更多应用在工程机械的相关领域，工程机械控制水平将会达到新的高度，在提高工作质量的同时，缩短工作时间、减少工人工作量，提高整体工作效率，使我国制造业水平显著提高。

参考文献

[1] 贺高雄.工程机械控制器与控制技术的应用与思考[J].科技创新与应用，2018，（36）：176-177.

[2] 姚森瀚.关于工程机械控制器与控制技术研究[J].科技与创新， 2018，（17）：78-79，81.

[3] 杨文刚.探讨工程机械控制器与其相关控制技术[J].装备制造技术，2015，（11）：182-184.

[4] 任红飞.基于工程机械控制器HC-G15的圆捆机电气控制系统研究与设计[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2012.