一种线性运动仿真调试工装的设计与应用

章弘威

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221004）

0 背景

混凝土搅拌站控制程序升级后，需要进行仿真测试，但是诸如主机料门、拢料斗料门、提升斗动作的正确性，无法进行模拟仿真测试，都是通过手动给定信号，走完流程，具有一定的被迫性，无法完整的测试软件功能，影响软件的测试质量。

电器柜下线调试的时候，也是一直依靠手动给定信号，无法准确测试软件及电器柜的正确性，一直困扰着调试，影响调试速度及质量。因此设计一款通用线性运动调试工装迫在眉睫，势在必行。

1 线性运动的定义

图 1 线性运动

如图 1 所示，线性运动的定义：在一定的行程内，分别设有左极限、右极限检测和中位检测。当控制对象收到正信号的时候，向左运动，检测到左极限的时候，自动停止，再收到负信号的时候，向右运动；在检测到有右极限的时候，自动停止，在信号给定的情况下，可以实现自动或者手动的往返运动。当然也可以停在任何一个位置。

可以看出，具有线性运动的特性的部件很普遍：比如：骨料缓存斗的料门动作、搅拌主机的料门、拢料斗的料门、提升斗的动作、泵车的中心泵的运动、支腿油缸的伸缩等。

2 线性运动仿真调试工装的方案设计

经过查阅资料，团队讨论，最终提出以下 4 个方案，分别是：

方案 1：气源＋电磁阀＋气缸＋位置检测

缺点：需要单独提供气源，使用场合受限。

方案 2：液压泵＋电磁阀＋油缸＋位置检测

缺点：占地面积大，使用场合受限。

方案 3：电动推杆＋位置检测

缺点：位置检测工装需要定制加工，实现难度高。

方案 4：小型伺服系统＋配套的位置检测

优点：占地小，可适用所有的线性运动的调试，实现难度较低。

通过充分的方案对比，最终确定方案 4。

3 一种线性运动仿真调试工装方案实施

3.1 组成及工作原理

该工装方案的构成见图 2 所示。由构成图中可以看出：通用线性运动仿真调试工装由 KH-01 可编程控制器、 DM542 驱动器、步进电机、接近开关、丝杆以及滑块等部件构成。

其工作原理图如下：系统发出控制指令通过控制器、驱动器控制滑块直线运动，也可以停在任意一个位置；通过位置检测开关，将位置信号反馈给控制系统；在全关的情况下，系统只允许左行；在全开的情况下，系统只允许右行。

3.2 接线原理（图 3）

3.3 参数设置

3.3.1 驱动器拨码开关设置

SW1 SW2SW3“ON” 额定输出电流为 1A。

SW4“OFF” 具有半流功能，500ms 无脉冲降流至额定输出电流的 0.7 倍。

SW5SW6SW7SW8 “ONOFFONON”电机每转步数为 800。

图 2 构成图

图 3 接线原理图

3.3.2 控制器程序

控制器程序见表 1。

表 1 控制器程序

4 现场应用

图 4 为该工装程序在实验室用于测试主机料门、拢料斗料门、提升斗等程序的正确性，图 5 为在车间用于测试电器柜接线的正确性。

图 4 应用于实验室

图 5 应用于车间

5 小结

本文所介绍的线性运动仿真工装，具有结构简单、控制可靠、安装方便、易编程等优点，能够完全模拟搅拌主机料门、拢料斗料门、提升机等设备的动作过程，可取代原有的点动模拟，实现了自动控制。

通过该调试工装及时发现程序及电气柜不正确性共 10 次，并及时处理极大的提高了调试质量，预计减少质量损失 5 万元；平均每台搅拌站的调试时间可减少20 分钟， 极大的提高了调试速度。

该线性运动仿真工装，可以提高系统调试质量，同时使搅拌站控制系统的调试变得十分高效便捷，具有一定推广使用的价值。