PLC在液壓盤式制動器總成檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

　制動器是保證摩托車安全行駛的重要部件，現(xiàn)代高速摩托車均采用盤式制動器。盤式制動器性能的好壞對摩托車的制動安全性起著至關(guān)重要的作用，因此，對摩托車盤式制動器性能的檢測，是摩托車制動系檢測系統(tǒng)中的重要組成部分。為了保證摩托車盤式制動器的生產(chǎn)質(zhì)量，提高摩托車盤式制動器的制動安全性能，必須對摩托車盤式制動器的性能進行精確的檢測。由plc和上位機結(jié)合的檢測系統(tǒng)，精度高且簡單可靠。

2 制動器結(jié)構(gòu)及工作原理

　　盤式制動器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面為工作表面的金屬圓盤，即制動盤，并被固定在輪轂上。其固定元件是由二到四個工作面積不大的摩擦塊與金屬背板組成的制動塊。這些制動塊及其助動裝置都裝在橫跨制動盤兩側(cè)夾鉗的鉗型支架中，總稱為制動鉗[1]。

　　液壓制動器是利用杠桿原理和帕斯卡定律，通過傳遞并增大操縱力對車輪產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩和摩擦元件間的摩擦阻力，將行駛中摩托車動能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能，再依靠摩擦元件吸收并釋放熱量，達到減緩車速或停車的目的。對制動手柄施加外力后，使手柄油缸中的制動液產(chǎn)生壓力并通過油管傳送到制動鉗一端的油缸活塞上，活塞推動摩擦片夾緊制動盤而使車輪產(chǎn)生制動[1]。由此可見，制動鉗的鉗口力決定著制動器的制動能力，而鉗口力與手柄位移和手柄力有關(guān)。所以必須從三個方面對液壓盤式制動器的性能進行測試，即鉗口力、手柄位移和手柄力。液壓盤式制動原理圖如圖1所示。

圖1 液壓盤式制動原理示意圖

3 檢測系統(tǒng)組成

　　本測試系統(tǒng)主要由檢測臺體、plc、上位機三部分組成，系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 測試系統(tǒng)組成圖

　　檢測臺體主要由檢測臺架、夾具、手柄力及鉗口力傳感器、手柄位移傳感器、極限開關(guān)、電機、氣缸等組成[3]，是檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

　　上位機是整個控制系統(tǒng)的核心，其主要利用良好的圖形用戶界面，顯示手柄力及鉗口力的大小和手柄位移等參數(shù)和對應(yīng)的曲線，并且向plc發(fā)出控制指令。

　　plc是該系統(tǒng)的下位機，負責現(xiàn)場高速數(shù)據(jù)采集(控制手柄的位置)，實現(xiàn)邏輯、定時、計數(shù)、等功能，通過串行通訊口向上位機傳送plc工作狀態(tài)及有關(guān)數(shù)據(jù)，同時從上位機接受指令，向警報器、打印機等發(fā)出命令，實現(xiàn)上位機對控制系統(tǒng)的管理，提高了plc的控制能力和控制范圍，使整個系統(tǒng)成為集散控制系統(tǒng)。

　　當按下啟動按鈕后整個測試過程由plc控制自動進行，氣動執(zhí)行機構(gòu)推動制動手柄進行模擬制動，同時手柄力及鉗口力傳感器、手柄位移傳感器獲得的檢測模擬信號傳輸?shù)絧lc的模擬模塊，plc通過rs485/232接口與上位機通信，plc把傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸?shù)缴衔粰C，顯示器上分別顯示手柄力及鉗口力的大小和手柄位移等參數(shù)和對應(yīng)的曲線，當設(shè)定電機運行時間結(jié)束時電機停止且反轉(zhuǎn)使氣動執(zhí)行機構(gòu)復(fù)位，極限開關(guān)起限位保護作用，當氣動執(zhí)行機構(gòu)推動手柄與極限開關(guān)接觸時，電機自動停止，若有檢測結(jié)果超出設(shè)定合格值，報警器會及時報警。

4 系統(tǒng)設(shè)計

　　主控制器采用西門子plc，s7-300系列plc功能強大，采用模塊化設(shè)計，有中央處理單元(cpu)、各種信號模塊(sm)、通信模塊(cp)、功能模塊(fm)、電源模塊(ps)、接口模塊(im)等，有多種規(guī)格的cpu可供選擇。siemens s7-300，它是一種積木式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)構(gòu)成和擴展都十分方便[2]。

　　3.1 系統(tǒng)硬件配置

　　s7-300主要配置如下：電源模塊選用ps3075a；中央處理模塊(cpu)選用cpu313c-2dp；數(shù)字量輸入模塊(di)選用sm321 di16xdc24v；數(shù)字量輸出模塊(do)選用sm322 do16xdc24v/0.5a；模擬量輸入/輸出模塊(ai/ao)：選用sm334。

　　3.2 i/o定義與編程設(shè)計

　　plc的輸入、輸出端子分配情況如附表所示。測試過程根據(jù)程序設(shè)計在開始檢測以后自動完成，根據(jù)設(shè)定的測量值的限量，系統(tǒng)自動檢測出不合格的產(chǎn)品并報警，其流程圖如圖3所示。