影響瀝青路面施工質(zhì)量的因素很多，其中，施工工藝的不合理是導(dǎo)致路面質(zhì)量降低的直接原因。傳統(tǒng)的瀝青路面鋪筑工藝是由自卸卡車(chē)將瀝青混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，并卸至瀝青攤鋪機(jī)的料斗中，經(jīng)攤鋪后由壓路機(jī)進(jìn)行最終壓實(shí)。國(guó)內(nèi)外的施工實(shí)踐證明，用這種傳統(tǒng)工藝鋪筑成形的路面早期破損現(xiàn)象比較嚴(yán)重，其原因主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：

（1）裝料、運(yùn)輸及卸料過(guò)程中導(dǎo)致瀝青混合料出現(xiàn)材料離析和溫度離析；
（2）因攤鋪不連續(xù)造成路面結(jié)合處粘接力及其他力學(xué)性能的差異；
（3）自卸車(chē)卸料時(shí)對(duì)攤鋪機(jī)的碰撞和頂推，造成的路面的橫向接縫（即縱向波）。

針對(duì)以上工藝問(wèn)題，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在自卸車(chē)與攤鋪機(jī)之間增加了瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)，自卸車(chē)裝載的瀝青混合料先行卸至轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)中，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)二次攪拌后，再送至攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪。國(guó)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，增加轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)后，可節(jié)省長(zhǎng)期維修費(fèi)用95%、路面壽命延長(zhǎng)40%，同時(shí)大大提高道路的使用率。

三一重工股份有限公司在國(guó)家科技部863計(jì)劃重大專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的支持下，通過(guò)近一年的研制，成功開(kāi)發(fā)出我國(guó)第一臺(tái)瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)LHZ25，樣機(jī)參加了2002年11月BAUMA（上海）國(guó)際博覽會(huì)，引起業(yè)界的廣泛關(guān)注。

電控系統(tǒng)是瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)之一,LHZ25采用的是全液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù),要求行駛速度平穩(wěn)，直線跑偏量不得超過(guò)2%，并與瀝青攤鋪機(jī)保持同步，轉(zhuǎn)向靈活且轉(zhuǎn)彎半徑不能太大。因此，對(duì)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出很高的技術(shù)要求。本文介紹以西門(mén)子S7-200系列PLC為核心的電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與性能特征。

1. 控制方案的比較和選擇

最初考慮的控制方案有兩種：一種是采用某些公司生產(chǎn)的專(zhuān)用控制器為核心的控制方案；另一種是采用S7-200系統(tǒng)為核心的控制方案。前者是一種較為成熟的控制方案，并且已經(jīng)在瀝青攤鋪機(jī)等全液壓驅(qū)動(dòng)的工程機(jī)械上得到成功的應(yīng)用。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，并且有一些瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的功能（如運(yùn)行參數(shù)及報(bào)警信息顯示、同步跟蹤等）不能實(shí)現(xiàn)，仍然要借助PLC來(lái)完成。而后者的優(yōu)點(diǎn)則是控制功能比較強(qiáng)大、靈活、可靠性高、操作維修方便，完全可以滿足瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的所有功能，且價(jià)格便宜很多。難點(diǎn)在于沒(méi)有現(xiàn)成的東西可以借鑒，控制軟件完全要靠自己開(kāi)發(fā)，編程工作量大，且要冒一定的風(fēng)險(xiǎn)。由于本人有多年應(yīng)用PLC的經(jīng)驗(yàn)，故決定采用第二種方案。

2. 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

LHZ25瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由中央單元CPU224、數(shù)字量擴(kuò)展單元EM223、模擬量擴(kuò)展單元EM235和文本顯示器TD200組成（圖1）。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
文本顯示器用來(lái)輸入某些參數(shù)及顯示控制系統(tǒng)的一些運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警信息。模擬量擴(kuò)展單元用來(lái)將模擬量信號(hào)（如轉(zhuǎn)彎半徑和瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)與瀝青攤鋪機(jī)之間的實(shí)測(cè)距離）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，中央單元負(fù)責(zé)處理數(shù)字量和模擬量輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，對(duì)系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行控制。

3. 控制系統(tǒng)功能

3.1行駛控制

瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)行駛系統(tǒng)的控制性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，關(guān)系到整個(gè)設(shè)備的成敗。對(duì)瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)行駛系統(tǒng)主要有兩個(gè)方面的要求：其一是要求行駛速度平穩(wěn)；其二是要保證瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的直線跑偏量控制在允許的誤差范圍之內(nèi)。瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的行駛速度可通過(guò)文本顯示器或者瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)操縱臺(tái)上的增、減速開(kāi)關(guān)任意設(shè)定，本系統(tǒng)利用S7-200系統(tǒng)的函數(shù)功能、浮點(diǎn)運(yùn)算功能和脈寬調(diào)制（PWM）功能，速度調(diào)節(jié)和偏差調(diào)節(jié)均采用PID閉環(huán)控制節(jié)系統(tǒng)，通過(guò)兩個(gè)高速輸出點(diǎn)對(duì)行駛系統(tǒng)液壓馬達(dá)上的比例電磁閥進(jìn)行控制,獲得了令人滿意的控制效果,使得瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的行駛速度非常平穩(wěn)，直線跑偏量小于1.3%。其控制原理和程序流程見(jiàn)圖2和圖3所示。

值得注意的是，采用比例電磁閥控制應(yīng)設(shè)法提高其頻率響應(yīng)特性，消除比例電磁閥調(diào)節(jié)過(guò)程中的滯后和卡死現(xiàn)象，通常采用的辦法是在比例電磁閥的線圈兩端疊加一個(gè)正弦波電壓分量，我們巧妙地利用S7-200系統(tǒng)的正弦函數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算功能較好地解決了這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于其它同類(lèi)型PLC來(lái)說(shuō)，則根本無(wú)法做到，因?yàn)檫@些PLC不具備函數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算功能。

3.2 同步跟蹤控制

轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)電控系統(tǒng)的同步跟蹤控制功能是受控制的，在文本顯示器上設(shè)置了兩個(gè)功能鍵用來(lái)控制同步跟蹤控制功能的啟動(dòng)與停止。在與瀝青攤鋪機(jī)配套作業(yè)前，操作員先根據(jù)路面情況，調(diào)整好轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)與瀝青攤鋪機(jī)之間的相對(duì)位置。然后再按下文本顯示器上的啟動(dòng)功能鍵，此時(shí)，PLC將超聲波傳感器測(cè)得的轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)與攤鋪機(jī)之間的實(shí)際距離值作為轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)與攤鋪機(jī)之間的理想距離值保存起來(lái)，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)電控系統(tǒng)的同步跟蹤控制功能開(kāi)始激活。其工作原理是：通過(guò)安裝在轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)上的超聲波傳感器對(duì)安裝在攤鋪機(jī)上的超聲波探測(cè)桿進(jìn)行不斷地掃描，并將檢測(cè)到的位置信號(hào)通過(guò)模擬量擴(kuò)展單元傳送至中央單元，中央單元經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，將轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)與攤鋪機(jī)之間的實(shí)際距離值與預(yù)置的理想距離值進(jìn)行比較，若實(shí)際值與理想值之差的絕對(duì)值大于設(shè)定的ΔS值時(shí),PLC則利用其脈寬調(diào)制功能，通過(guò)功率放大器和比例電磁閥控制轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的行駛馬達(dá)加速或減速，當(dāng)實(shí)際值與理想值之差的絕對(duì)值小于或等于設(shè)定的ΔS值時(shí)，則不再進(jìn)行調(diào)節(jié)。其控制原理見(jiàn)圖2和圖4所示（該裝置已獲得中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利）。

3.3轉(zhuǎn)向控制

瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的轉(zhuǎn)向是通過(guò)其左、右輪的差動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置在瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)操縱臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)電位器，將轉(zhuǎn)向電壓信號(hào)經(jīng)模擬量擴(kuò)展單元EM235轉(zhuǎn)換成帶符號(hào)的轉(zhuǎn)向參數(shù)變量（正數(shù)為正轉(zhuǎn)，負(fù)數(shù)為反轉(zhuǎn)），CPU經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，將轉(zhuǎn)向參數(shù)變量轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)節(jié)變量ΔM,然后將對(duì)應(yīng)于瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)左、右輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)當(dāng)前行駛速度下的輸出脈寬值分別加上或減去該脈寬調(diào)節(jié)變量，再分別輸出到瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)左、右輪液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的比例電磁閥，即可實(shí)現(xiàn)瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的轉(zhuǎn)向功能。值得注意的是，瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)在轉(zhuǎn)向過(guò)程中，其速度調(diào)節(jié)、直線糾偏功能都是被禁止的。其控制原理仍可用圖2和圖4表示，程序流程見(jiàn)圖3所示。

圖4 同步控制原理
3.4 顯示及報(bào)警

瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)電控系統(tǒng)將瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的一些重要的運(yùn)行參數(shù)（如:設(shè)定行駛速度、實(shí)際行駛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等）和故障報(bào)警信息（如：發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高、機(jī)油壓力過(guò)低、系統(tǒng)緊急停止、測(cè)速傳感器故障、機(jī)油濾清器堵塞等）通過(guò)文本顯示器顯示出來(lái)。大大地提高了瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的可操作性和可維修性。