进口设备电气及液压控制国产化改造探讨

于跃成

摘 要 以某一公司从国外引进的运梁车为例，最大载重为9000t，围绕其国产化改造进行探讨。经过设计论证、制造以及调试之后，经过改造之后的设备满足相关标准。

关键词 进口设备;电气;液压控制;国产化改造

某公司自2010年购置的意大利运梁车之后，但在使用几个项目后，进行检查发现运梁车的液压与电气系统均出现了损坏的情况。因此，为了避免对于后续项目建设造成影响，需改造运梁车的电气系统和液压系统。

1 原车概况

在这一运梁车中，其电气系统是采用西门子S7-300PLC控制，转向角度反馈是由角度编码器负责，而转向角度则是由驾驶室中的左手柄负责控制，行走的方向和速度是由右手柄负责控制。而驱动泵以及驱动马达等，主要是由控制器输出到放大电路板，然后经过信号转化后实现;而西门子触摸屏能够实现信息交换以及其他操作。

2 控制系统的存在问题与缺陷

2.1 西门子控制器在工业自动化中的应用

在及厂房、慢性流动作业设备中，应用PLC模块并不是完全密封的形式，而是属于板卡，并且插件采用的是组装形式。同时，对于环境的湿度、温度要求相对较高，不适合在恶劣的工况、环境下应用。而运梁车在野外作业的过程中，也会经常遇到较差的路况，如颠簸、粉尘等，并且温差相对较大。

2.2 操作手柄自动复位

无滑动阻尼，驾驶人员在驾驶过程中必须要一直握住手柄，在进行驾驶模式的切换时，则需要停车进行。这一方式不仅会对作业效率造成严重影响，还会导致驾驶人员出现疲劳驾驶。另外，运梁车采用的国外系统在未来的维修和保养会产生较大的不便。

3 具体改造方案

3.1 驾驶室的改造

原来的运梁车是采用手柄操作模式，但这一模式具有较大的不变，容易出现疲劳操作的情况，从而导致工作效率下降。而基于这一问题，通过将原来的手操作改造为多圈方向盘控制，同时配上能够显示更多内容和信息的显示系统。

3.2 控制器的改造

运梁车的原有控制器为西门子，主要是应用于慢性流动作业设备或是工业自动化中的设备，但是这一PLC模式并不是完全密封，并且其适应的环境温度、环境湿度要求非常高，并不适合在恶劣的工况和环境中应用。所以，改造之后的控制器采用车载控制器。

3.3 转型比例阀

原来的运梁车转型比例阀主要是采用中卫电压控制，但该方式的弊端十分明显。中位电压信号必须要保障实时供电的目的，而通过更换转型比例阀的电控模块，将阀体保留，然后采取双卫控制的形式。这一方式即使出现控制信号失效的情况，悬挂也不会自动转向，有效保障了新车的安全性。

3.4 编码器的改造

由于原来的运梁车编码器无法与经过改造之后的控制器匹配，所以将编码器改造为CAN总线光电绝对值编码器[1]。

3.5 控制系统的改造

采用车载控制系统取代原有的工業控制系统。采用芬兰制造生产的epec控制器，能够应用在各种工程车辆的控制系统内，epec控制器的温度适应范围在-40℃～+70℃之间。而防护等级为IP67，并且还具有全密封、抗干扰等众多特点。

3.6 液压油冷却系统的改造

运梁车原来的系统是采用交流380V电机冷却设备，但是在使用经过几个项目后，冷却设备出现损坏，而经过对各个方面进行比较之后，选择更换为液压泵、马达驱动方式。

3.7 操作方式的转变

更换设备转型操作，从以往的手柄模式改为多圈方向盘控制，而核心部件则采用多圈电位器速度操作，另外将脚踏板控制代替以往的手柄控制[2]。

3.8 更换角度传感器

采用CAN总线供电绝对值编码器取代原来的电位记。而经过更换之后，不仅能够提高转向精度，并且还可以简化电缆数量，提高系统可靠性。而因为原有的编码器成本较高，所以更换之后，可以降低成本费用。

4 创新设计

4.1 CAN总线分部控制精简系统结构

通过CAN总线分部控制能够简化系统结构，从而提高数据的传输速率，避免传输延迟。所以，利用CAN总线分部控制可以有效避免传输延迟，实现了控制精准性的目的。另外，因为系统具有角的体量，因此选择CR0032型控制器，这一型号的控制器可以提高传输效率，同时设置CAN总线传输速率为250k。除此之外，将网络拓扑结构应用在其中，可以使各项性能指标满足要求。

4.2 自动调平以及倾斜报警功能

将两个双轴倾角传感器固定在主梁结构上，这一方式能够使运梁车在运行期间实现对应纵横向水平姿态的监控，同时通过利用预先设定的限制，如果一旦超出限制范围，运梁车将会立即停止行走，并通过自动化方式实施调平处理。另外，危险值也能够进行提前设定，在运行过程中一旦超出，那么将会自动触发报警器。

4.3 运梁距离实时显示功能

在运梁车的前端安装一个激光测距传感器，在开展运梁作业的过程中，能够更加准确地获得运梁车与架桥机之间的实际距离，并将其中的信息显示在显示器上。而显示器还具有报警的功能，可以满足众多环境下的运梁车施工距离要求。通过预先设定报警距离，一旦超出这一距离范围外，将会触发报警器，同时发出持续的蜂鸣警告[3]。

4.4 自动辅助驾驶功能

为了可以提高运行的安全性，通过在运梁车的4个角安装激光测距传感器，可以有效提升运梁车在工作过程中的距离检测精度。在运梁车经过隧道等狭窄区域时，能够自动得到运梁车与左右两侧道路之间的距离，同时显示在显示器上。如果运梁车一旦超出安全范围，那么系统同样会发出警报。

5 结束语

综上所述，通过分析运梁车的设计、生产、安装等流程，对得到的产品还需进行试运行，之后经过试运行才可以优化其中的问题，然后正式运载高铁箱梁。经过国产化改造之后，必须要在操作习惯、可靠性等方面满足施工要求，并且在对于运梁车的液压系统、电气系统进行改造之后，运梁车将会具有更高的运行效率，并且功能十分丰富。

参考文献

[1] 赖宁伟.基于进口设备中电气及 液压控制国产化改造技术研究[J].中国高新科技，2019（5）：77-79.

[2] 罗利军，张司博，郭欣.TLC550型运梁车转向、支腿液压系统故障分析与解决[J].工程机械，2017（9）：67-70.

[3] 陈建华，余德林.电气控制与液压控制基本特性比较[J].北京工业职业技术学院学报，2016，15（2）：9-11.