除雪车预湿撒布系统控制器

桑运晓+潘俊朋+贾超伟+刘同壮

摘要：为了保证公路安全和畅通的行车环境，减轻或防止路面积雪造成的行车影响及危害，冬季除雪防滑成为公路养护工作的一项重要工作。因此，研制一种除雪效率高、成本低、污染小的多功能除雪车就越来越受人们的重视。所研制的预湿撒布系统控制器安装在多功能除雪车上，能够通过对液压机构的电液控制来实现智能化、精确化、高效率的撒布操作。本文首先对预湿撒布系统进行简单介绍，然后从控制器、信号处理器、中心处理器等几个方面来进行设计除雪车预湿撒布系统控制器。

关键词：除雪车；撒布系统；单片机；电液控制

一、预湿撒布系统简介

预湿撒布系统是以数字控制芯片为核心，通过电液控制撒布机构，使得除雪车能够按设定好的撒布量和预湿比例，把混合物料均匀的抛撒在路面上。整个系统由控制器和液压机构两部分组成，控制器负责系统的运行，液压机构是系统的执行机构，负责物料的抛撒。

该系统有五种操作模式预湿撒布模式、撒盐模式、撒砂模式、卸料模式、编程设定模式，可以通过选择开关来切换。有两种工作方式，自动方式和手动方式，分别用在不同的作业场合。自动方式下，控制系统能够根据车速和撒布宽度的变化，自动更新驱动液压马达的参数以满足设定撒布量的要求，此种方式应用于正常撒布情况。手动方式下，控制系统是按照操作员设定的恒定速度来操作的，此种方式用于试验校准和低速等特殊作业工况。两种工作方式可以通过具体按键相互切换。

撒布操作正常执行时，按下全速执行键或者设定速度执行键，系统会以满参数或者设定参数驱动液压马达，满足最大撒布量和设定撒布量的撒布要求，在特殊地段和危险地段作业时非常有用。另外，执行撒布操作时，操作员可以根据具体情况随时改变需要的撒布量和撒布宽度，每当新的数据设定后，系统会根据设定要求更新驱动液压马达的参数以满足新的设定要求。

二、控制器总体方案设计

总体方案示意图如图2.1所示。该控制器的控制结构分为两部分中心处理器和信号处理器。传感器通过连接通道把外部信号传送给信号处理器，信号处理器负责检测、采集和处理传感器信号，并把从中心处理器來的控制信号进行分析、处理，然后输出三路模拟信号驱动液压机构，同时把要显示的数据传给中心处理器。中心处理器主要负责产生控制信息，并把控制命令传递给信号处理器，同时实现数据显示、声光报警等功能。

图2.1总体方案示意图

三、信号处理器方案设计

信号处理器采用单片机为核心处理器，选择了芯片结合其它的各种芯片共同组成了控制器的硬件系统。主要实现各个传感器信号的采集、分析、处理，模拟信号的输出以及与中心处理器的通信等功能。信号处理器的硬件组成应包括传感器输入信号的调理电路，电源系统，输出信号的隔离放大电路以及通信系统电路。信号处理器具体功能如下：

（1）接收车速传感器的脉冲信号，并通过光祸把脉冲信号整形，然后再转换成单片机能够接收的电平信号。

（2）给输送带脉冲编码器提供电源，接收编码器的脉冲信号，并通过光藕把脉冲信号整形，然后再转换成单片机能够接收的电平信号。

（3）给声控传感器提供电源，接收声控开关信号，并通过光藕把信号隔离，然后再转换成单片机能够接收的电平信号。

（4）根据控制命令和传感器信号判断系统状态，从而输出相应的模拟电压信号，驱动液压机构。

（5）通过一串口与中心处理器通信，实时接收控制命令和传递数据。

四、中心处理器方案设计

中心处理器同样采用单片机为核心处理器，和实时时钟芯片、数据存储芯片等各功能芯片共同组成硬件系统。主要实现对按键和开关控制信息的分析、处理，数据存储，操作状态的显示，故障报警以及与信号处理器的通信等功能。中心处理器的硬件组成应包括键盘接口电路，报警指示电路，显示接口电路，各功能模块电路，电源系统以及通信系统电路。中心处理器具体功能如下：

（1）人机通道，对信号处理器发出控制命令，并实时接收从信号处理器传来的数据，进行运算、处理最后显示出来。

（2）故障报警指示，具有声光报警功能。

（3）作业数据和运行参数存储功能。

（4）日期与时间显示功能。

（5）通过一串口与信号处理器通信，实时发送控制命令和接收数据。

结论

随着社会的发展及机械化技术水平的不断提高，人们迫切需要有一种性能良好、自动化程度较高的机械来代替传统的清雪方法。多功能除雪车的研制正是在此背景下被提出的，它采用车速导航自动撒布控制系统，克服了传统融雪撒布车采用单级或多级速度调节的不精确、低效率的缺点。而本文所提出的预湿撒布系统控制器可以说是多功能除雪车上的“大脑”，正是在此控制器的控制下，除雪车才能够按规定，自动的完成撒布操作。因此，本控制器的研制对于开发新型多功能除雪车具有重要的推动作用。

参考文献：

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