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• 關鍵詞：                                                                壓縮式垃圾車                                                                PLC

• 摘要：根據壓縮式垃圾車的結構和功能要求，闡述了壓縮式垃圾車的控制工作流程，對壓縮式垃圾車的裝載和卸載工作過程進行控制分析，采用了PLC控制器完成電控制系統設計，實現了壓縮式垃圾車填裝器的手動及自動的雙重控制，提高了垃圾車裝載效率。

一、簡述

　　縮式垃圾車是通過液壓系統和操作控制系統來完成整個垃圾的壓縮和裝卸過程，有的是直接操作液壓手動閥，有的是用繼電器組成的電控操作盒，其繼電器控制電路偶然故障必然對垃圾車的安全性、可靠性和方便性帶來影響。本文闡述了如何采用小型PLC控制壓縮式垃圾車實現作業過程。

二、壓縮式垃圾車結構

1．壓縮式垃圾車的基本結構分析

　　壓縮式垃圾車是在汽車二類底盤上改裝而成，它主要由推板（垃圾推出機構）、車廂、汽車底盤、滑板和刮板（填裝器壓縮機構）及傾倒裝置等組成。

壓縮式垃圾車的工作過程如圖1所示。

圖1

　　下面，我們根據圖1描述壓縮式垃圾車的垃圾裝載過程和卸載過程。如圖1-（1），將垃圾倒入到填裝斗中。圖1-（2），操作刮板張開操作液壓手柄，刮板張開；操作滑板下滑液壓手柄，滑板下滑。圖1-（3），滑板下滑到垃圾斗底，操作刮板刮合液壓手柄，刮板破碎垃圾，壓縮垃圾。圖1-（4），操作滑板上滑液壓手柄，刮板刮起垃圾隨滑板上行，圖1-（5）刮板和推鏟擠壓垃圾，如果垃圾多，可以反復操作，直至垃圾完全填裝到垃圾廂內。圖1-（6），操作手柄，舉升油缸推舉垃圾填裝器，打開垃圾廂后蓋；操作推鏟液壓手柄，推鏟推出垃圾。如圖2所示，是壓縮垃圾車填裝器實物圖，操控面板安裝在填裝器兩側，方便作業人員觀察操作。

圖2 壓縮式垃圾車 填裝器

２．液壓系統

　　壓縮式垃圾車的液壓氣動系統由油廂，液壓泵，液壓油路閥組，氣路閥組，液壓缸、壓力繼電器，壓力表等組成。

　　壓縮式垃圾車的填裝器執行機構是由刮板油缸，滑板油缸驅動，翻斗油缸驅動翻斗上升和下降。在裝載模式下，操作刮板手動閥，刮板油缸驅動刮板張開，然后操作滑板下滑手動閥，滑板油缸驅動滑板下滑；再次操作刮板手動閥,刮板刮合，此時垃圾被擠壓刮起，刮板驅動油缸完全伸出；接著再操作滑板手動閥，滑板油缸驅動滑板上滑，垃圾被刮板滑板刮壓進廂體內。傳統的手動閥操作費力，在大量垃圾需要裝載時，刮板和滑板需要連續工作，人工操作手動液壓閥極為不便，而且容易出錯，存在不安全因素。因此，液壓控制系統實現自動化控制，將大大提高壓縮式垃圾車的工作效率及操作方便性，安全性。

三、電控系統設計

1、控制要求分析

　　壓縮式垃圾車作業過程中有兩個部分，即裝載作業和卸載作業。在裝載作業時，作業人員首先在駕駛室選擇作業模式，然后到車尾填裝器任何一側作業。作業過程中，可以選擇操作翻斗上升或下降，可以手動或者自動模式下操作刮板、滑板動作。滑板刮板作業過程可以實現單次循環和連續循環。在卸載作業時，作業人員直接在車內選擇作業模式，并可以直接操作廂門打開或關閉和推鏟推出或縮回動作。不需要人員下車操作。為了電氣控制的可靠性，采用氣動執行機構驅動手動閥動作，在調試過程中或者電控出現故障時，也可以使用手動操作。五個手動閥一側分別安裝雙向氣缸，每個氣缸分別由各自的三位四通氣閥控制。

2、PLC的I/O信號分析及PLC選型

　　首先，因該車型車載電源是24V蓄電池，所以控制器內PLC供電為直流24V。整個控制系統需要6個輸入信號，4個輸出信號。駕駛室空間狹小，控制器設計要求合理，操作直觀，可安裝在駕駛員方便操作的位置。根據現場分析，選擇臺灣永宏PLC  B1z-10MR2-DC 6點24VDC數字輸入4點繼電器輸出；內建1個RS232通訊口；24VDC電源；標準機型。該機型體型小巧，可以將其安裝在一個小型控制盒內，控制盒可以方便地安裝在駕駛室操作面板內，方便駕駛員操作。根據以上分析，做出PLC控制系統輸入輸出信號分配表，如表1所示。

表1  PLC控制輸入輸出信號分配表

　　如圖3所示，是垃圾車操作盒，面板采用鋁合金材料雕刻標示文字，永不磨損。按鈕盒采用防水、防塵設計，提高設備操作的可靠性。

圖3 填裝器操作盒

3、PLC控制電路設計

　　電源總開關使用鑰匙開關。然后分別接入PLC電源和模式選擇開關，依據系統輸入輸出信號分配表表1，分配信號元件電氣連接的位置。根據垃圾車作業的實際情況，卸載作業過程的信號未經PLC系統控制，而是直接有按鈕控制，節省了PLC端子，減少了控制器應用設計成本。

　　為了控制系統的電氣安全性，選用10A熔斷器保護電路，防止電磁閥短路造成電路重要元件損壞，并設計使用電源指示燈(紅色)，裝載指示燈（綠色）和卸載指示燈（綠色）。電氣控制原理圖如圖4所示。

圖4  電氣控制電路圖

4、控制程序設計

　　依據控制系統設計要求及電氣原理圖，使用PLC編程軟件編寫PLC程序。根據系統的IO信號定義表格，編寫梯形圖程序，然后通過編程軟件的仿真功能，通過電腦模擬PLC運行程序，判斷程序是否能達到系統控制要求。程序基本功能滿足要求后，進行現場安裝并調試。如圖5所示，車載控制器安裝在駕駛室內，方便駕駛員在卸載作業中直接操作。

圖5 控制器汽車線束安裝調試

四、總結

　　目前，壓縮式垃圾車是我國城市生活垃圾集中及運輸的主要環衛設備之一。采用小型PLC作為控制器實現垃圾自動回收、壓縮裝載，增強了控制系統的可靠性，提高了工作效率，減輕了環衛工人的勞動強度，同時也降低了企業該車型的售后服務及維護成本。該系統經過不斷升級改造，現已批量化生產，安裝使用，提高了專汽產品的競爭力。

作者：王軍

參考文獻

1、皮曉明 后裝式壓縮垃圾車的液壓系統及PLC控制設計 遼寧 機械設計與制造 2006年8月，第8期

2、王琪 基于適時背壓的壓縮式垃圾電液式控制系統設計 北京 液壓與氣動 2010年 第1期

3、永宏PLC技術手冊  永宏PLC選型手冊2013版本

4、胡海清 氣壓與液壓傳動控制技術 北京：北京理工大學出版社 2009年8月

5、陳志恒 汽車電控技術 北京：高等教育出版社 2008年6月