主机遥控系统逻辑与控制回路课件

章主机遥控系统的章主机遥控系统的逻辑与控制回路逻辑与控制回路节主机遥控系统常用的气动阀件节主机遥控系统常用的气动阀件节启动逻辑回路节启动逻辑回路节换向与制动逻辑回路节换向与制动逻辑回路节转速与负荷的控制和限制回路节转速与负荷的控制和限制回路返回目录返回目录第一节主机遥控系统常用的气动阀件第一节主机遥控系统常用的气动阀件一、逻辑元件一、逻辑元件图3-1-11、两位三通阀、两位三通阀2、三位四通阀、三位四通阀图3-1-23、多路阀、多路阀图3-1-3图3-1-44、双座止回阀、双座止回阀图3-1-55、联动阀、联动阀图3-1-6返回本章返回本章76543122A31(b)(a)图图 3-1-1 两位三通阀结构原理及逻辑符号图两位三通阀结构原理及逻辑符号图A返回最近返回最近图 3-1-2 各种两位三通阀逻辑符号图(a)(b)(c)(d)(e)返回最近返回最近图图 3-1-3 三位四通阀结构原理及逻辑符号图三位四通阀结构原理及逻辑符号图657ABP(a)(b)1-阀体；2-左滑阀；3-弹簧；4-右滑阀；5-倒车信号；6-正车信号；7-连锁信号；A-正车换向口；B-倒车换向口；P-气源口返回最近返回最近2 34 52 3 4 51616正车信号倒车信号图图3-1-4 多路阀结构原理图及逻辑符号图多路阀结构原理图及逻辑符号图返回最近返回最近 滑阀 AB C图图 3-1-5 双座止回阀逻辑符号图双座止回阀逻辑符号图(a)ABC(b)ABC(a)(b)图图 3-1-6 联动阀逻辑符号图联动阀逻辑符号图返回最近返回最近二、时序元件二、时序元件图3-1-71、单向节流阀、单向节流阀2、分级延时阀、分级延时阀图3-1-83、速放阀、速放阀图3-1-9图3-1-10三、比例元件三、比例元件1、比例阀、比例阀2、速度设定精密调压阀、速度设定精密调压阀图3-1-11返回本节返回本节213(a)AB(b)图图 3-1-7 单向节流阀结构原理及逻辑符号图单向节流阀结构原理及逻辑符号图返回最近返回最近(a)(b)图图3-1-8 分级延时阀结构原理及逻辑符号图分级延时阀结构原理及逻辑符号图返回最近返回最近AB(b)图图 3-1-9 速放阀结构原理及逻辑符号图速放阀结构原理及逻辑符号图(a)返回最近返回最近2145(a)(b)图图 3-1-10 比例阀结构原理及逻辑符号图比例阀结构原理及逻辑符号图返回最近返回最近(b)ASAHP(c)1-滚轮；2-顶锥；3-上滑阀；4-进排气球阀；5-下滑阀；6-膜片；7、8、9-弹簧；10-调整螺钉；P-气源；B-输出口；C-通大气端图图 3-1-11 转速设定精密调压阀结构原理及输出特性图转速设定精密调压阀结构原理及输出特性图(a)返回最近返回最近第二节第二节 起动逻辑回路起动逻辑回路一、主起动逻辑回路一、主起动逻辑回路1、起动准备逻辑条件、起动准备逻辑条件2、起动鉴别逻辑、起动鉴别逻辑返回本章返回本章3、主起动逻辑回路图、主起动逻辑回路图图3-2-1返回本节返回本节TGPA P0ES PSST F3nsMVP1TSTMIH CHIsCSYSCYSLYSO+图图3-2-1 主起动逻辑回路逻辑图主起动逻辑回路逻辑图 返回最近返回最近二、重复起动逻辑回路二、重复起动逻辑回路1、时序逻辑控制方式、时序逻辑控制方式2、时序、时序转速逻辑控制方式转速逻辑控制方式图3-2-2图3-2-3三、重起动逻辑回路三、重起动逻辑回路1、重起动的逻辑条件、重起动的逻辑条件 所谓重起动是指，在一些特殊条件下的起动过所谓重起动是指，在一些特殊条件下的起动过程，目的在于保证起动的成功。程，目的在于保证起动的成功。返回本节返回本节返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近1、重起动的逻辑条件、重起动的逻辑条件1）必须满足起动的逻辑条件，）必须满足起动的逻辑条件，YSO为为1，因为重起动，因为重起动也是起动，因此，也是起动，因此，YSC、YSL必须均为必须均为1；2）必须有应急起动指令）必须有应急起动指令IE（在发开车指令的同时，按（在发开车指令的同时，按应急操纵按钮），或者有重复起动信号应急操纵按钮），或者有重复起动信号F（第一次起动（第一次起动为正常起动，第二、三次起动为重起动），或者有倒为正常起动，第二、三次起动为重起动），或者有倒车车令车车令IS（倒车起动性能不如正车）；（倒车起动性能不如正车）；3）起动转速未达到重起动发火转速，）起动转速未达到重起动发火转速，nH=1。重起动重起动YSH的逻辑表达式为：的逻辑表达式为：YSH =YSOnH（IE+IS+F）返回本节返回本节2重起动逻辑回路功能重起动逻辑回路功能 遥遥控控系系统统发发出出起起动动指指令令后后，重重起起动动逻逻辑辑回回路路要要能能判判别别是是否否满满足足重重起起动动逻逻辑辑条条件件，如如果果不不满满足足，起起动动逻逻辑辑回回路路发发正正常常起起动动信信号号；若若满满足足重重起起动动逻逻辑辑条条件件，则则发发重重起起动动信信号号YSH；如如果果起起动动成成功功，要要撤撤消消重重起起动动信信号号，以以备备下下次次起起动动时时重重新新判判别别是是否否满满足足重重起起动动逻逻辑辑条条件。件。返回本节返回本节四、慢转起动逻辑回路四、慢转起动逻辑回路 慢慢转转起起动动是是指指，主主机机长长时时间间停停车车后后，再再次次起起动动时时要要求求主主机机慢慢慢慢转转动动一一转转到到两两转转，然然后后再再转转入入正正常常起起动动。这这样样能能保保证证主主机机在在起起动动过过程程中中的的安安全全，同同时时对对相相对对摩摩擦擦部部件件起到起到“布油布油”作用。作用。返回本节返回本节1）起动前主机停车时间超过规定的时间；2）没有应急取消慢转指令；3）没有达到规定的转数或规定的慢转时间；4）没有重起动信号；5）满足起动的逻辑条件1慢转起动的逻辑条件返回本节返回本节2、慢转起动逻辑回路的功能 慢转起动逻辑回路应该能够检测慢转逻辑条件，若满足条件则形成慢转指令。遥控系统送出起动指令后，慢转起动逻辑回路要能判别是否已形成慢转指令，若已形成慢转指令，则要进行慢转起动，慢转起动成功后，自动转入正常起动，否则直接进行正常起动。返回本节返回本节返回最近返回最近3、实现慢转起动的控制方案（1）控制主起动阀开度的方案 图3-2-7（2）采用主、辅起动的方案 图3-2-8返回本节返回本节图图 3-2-7 控制主起动阀开度的慢转起动方案图控制主起动阀开度的慢转起动方案图VAYSO起动空气气源起动系统起动信号慢转起动阀VSL主起动阀慢转起动信号起动阀YSLO返回最近返回最近图图 3-2-8 采用主、辅起动阀控制的慢转实现方案图采用主、辅起动阀控制的慢转实现方案图VSLOVC起动信号YSO慢转信号去起动阀VAVB气源)(VAVB关开关开VSL返回最近返回最近第三节第三节 换向与制动逻辑回路换向与制动逻辑回路一、换向逻辑回路一、换向逻辑回路1、换向的逻辑条件、换向的逻辑条件1）换向的鉴别逻辑）换向的鉴别逻辑返回本章返回本章2）停油条件）停油条件3）转速条件）转速条件转速低于换向转速转速低于换向转速nR或应急换向转速或应急换向转速nER4）顶升机构抬起）顶升机构抬起Dup=1返回本节返回本节换向的逻辑条件表达式换向的逻辑条件表达式2、双凸轮换向的逻辑图、双凸轮换向的逻辑图图3-3-1返回本节返回本节RFCHCS+YRSYRHTdVHVSGHYRTDOYRYRDUPnERnRCH RH IHIS RS CS图图 3-3-1 双凸轮换向逻辑图双凸轮换向逻辑图返回最近返回最近二、制动逻辑回路二、制动逻辑回路 制动是指主机在运行中换向完成后，为制动是指主机在运行中换向完成后，为使主机更快地停下来，以便进行反向起使主机更快地停下来，以便进行反向起动所采取的动所采取的“刹车刹车”措施。措施。返回本节返回本节 能耗制动是指，主机在运行中完成应急换向后，在主机高于发火转速情况下所进行的一种制动。常常是在应急操纵的情况下进行。其原理是保持主起动阀处于关闭状态，让空气分配器投入工作，此时由于换向已经完成，空气分配器是按与主机运转方向相反的顺序打开个气缸起动阀，当某个气缸的气缸起动阀打开时正好处在压缩冲程。柴油机相当于一台压气机，快速消耗柴油机运动部件的惯性能，使主机转速能以较快的速度下降。1、能耗制动、能耗制动返回本节返回本节1）制动的鉴别逻辑）制动的鉴别逻辑2）换向已经完成）换向已经完成3）已经停油）已经停油4）转速高于发火转速）转速高于发火转速5）有应急操作指令）有应急操作指令能耗制动的逻辑条件能耗制动的逻辑条件返回本节返回本节 YBRO YRF YRT YBL IE （IHCHISCS）（IH 十IS ）YRT IE YBRO1时满足能耗制动逻辑条件，可进行能耗制动。能耗制动的逻辑条件能耗制动的逻辑条件这些条件应该是“与”的关系，其逻辑表达式为返回本节返回本节2、强制制动、强制制动 强强制制制制动动的的原原理理是是：在在主主机机运运行行中中将将车车令令手手柄柄扳扳至至反反方方向向，当当换换向向完完成成，且且转转速速低低于于发发火火转转速速时时，打打开开空空气气分分配配器器和和主主起起动动阀阀，使使高高压压空空气气按按照照与与主主机机运运转转方方向向相相反反的的顺顺序序，即即气气缸缸处处于于压压缩缩冲冲程程时时进进入入各各个个气气缸缸，起起到到强强行行阻阻止止活活塞塞向向上上运运动动的的作作用用，进进而而迫迫使使主主机减速。机减速。返回本节返回本节强制制动与能耗制动的不同点强制制动与能耗制动的不同点1.对对于于所所有有主主机机，只只要要在在运运行行中中换换向向完完成成后后，都都能能进行强制制动，而不必有应急操纵指令；进行强制制动，而不必有应急操纵指令；2.只有主机低于发火转速时才能进行强制制动；只有主机低于发火转速时才能进行强制制动；3.空空气气分分配配器器与与主主起起动动阀阀均均投投入入工工作作，气气缸缸在在压压缩缩冲程进起动空气，强迫主机停止运行。冲程进起动空气，强迫主机停止运行。返回本节返回本节 1）制动的鉴别逻辑。即车令与主机转向不一致，）制动的鉴别逻辑。即车令与主机转向不一致，即即YBL为为1。2）换向已经完成，）换向已经完成，YRF为为1。3）满足停油条件，）满足停油条件，YRT为为1。4）主机转速低于发火转速，）主机转速低于发火转速，nS为为1。这些逻辑条件应该是这些逻辑条件应该是“与与”的关系，其逻辑表达式为的关系，其逻辑表达式为YBRFYBLYRF YRT nS YBRF 1时满足强制制动逻辑条件，可进行强制制动。时满足强制制动逻辑条件，可进行强制制动。由由于于换换向向完完成成信信号号YRF就就是是起起动动鉴鉴别别逻逻辑辑YSL，YRF YSL。在在强强制制制制动动逻逻辑辑条条件件中中，我我们们强强调调了了转转速速条条件件nS，实实际际上上它它是是应应该该满满足足起起动动准准备备逻逻辑辑条条件件的的，即即Ysc为为1。这这样样，强强制制制制动动逻逻辑辑表达式可改写为表达式可改写为YBRFYBLYRT YSL YSC返回本节返回本节 1）制动的鉴别逻辑。即车令与主机转向不一致，）制动的鉴别逻辑。即车令与主机转向不一致，即即YBL为为1。2）换向已经完成，）换向已经完成，YRF为为1。3）满足停油条件，）满足停油条件，YRT为为1。4）主机转速低于发火转速，）主机转速低于发火转速，nS为为1。这些逻辑条件应该是这些逻辑条件应该是“与与”的关系，其逻辑表达式为的关系，其逻辑表达式为YBRFYBLYRF YRT nS YBRF 1时满足强制制动逻辑条件，可进行强制制动。时满足强制制动逻辑条件，可进行强制制动。由由于于换换向向完完成成信信号号YRF就就是是起起动动鉴鉴别别逻逻辑辑YSL，YRF YSL。在在强强制制制制动动逻逻辑辑条条件件中中，我我们们强强调调了了转转速速条条件件nS，实实际际上上它它是是应应该该满满足足起起动动准准备备逻逻辑辑条条件件的的，即即Ysc为为1。这这样样，强强制制制制动动逻逻辑辑表达式可改写为表达式可改写为YBRFYBLYRT YSL YSC返回本节返回本节3、制动回路逻辑图、制动回路逻辑图 制动逻辑回路是由能耗制动和强制制动两部分组成的，故制动逻辑回路的表达式为YBRYBRDYBRFYBLYRT YSL IE YBLYRT YSLYSC 从强制制动的逻辑表达式可以看出，强制制动是在车令与转向不一致且已停油的情况下进行的起动；而能耗制动则只是在满足能耗制动条件时使空气分配器投入工作而已。因此，制动逻辑回路在遥控系统中不是独立存在的，而是附加在起动回路上，并且借用起动逻辑回路的功能来达到能耗或强制制动的目的。返回本节返回本节 从从制制动动角角度度看看，当当主主机机转转速速下下降降到到零零（认认为为车车令令与与转转向向已已经经一一致致）时时，因因YBL为为0，YBR为为0，即即制制动动过过程程结结束束，但但为为了了能能使使主主机机在在制制动动结结束束后后继继续续在在反反方方向向起起动动，在在遥遥控控系系统统设设计计时时还还必必须须想想办办法法使使系系统统不不会会因因强强制制制制动动的的结结束束而而封封锁锁起起动动回回路路。其其实实现现方方法法因因遥遥控控系系统统类类型型的的不不同同而而异异，如如在在无无触触点点电电路路中中可可采采用用记记忆忆单单元元的的办办法法，而而在在计计算算机机控控制制的的系系统统中中则则可可方方便便地地利利用用计计算算机机程程序序实实现，至于气动系统，请参见气动遥控系统实例。现，至于气动系统，请参见气动遥控系统实例。返回本节返回本节应应当当指指出出的的是是，能能耗耗制制动动是是在在较较高高转转速速上上的的一一种种制制动动方方式式，效效果果较较为为明明显显，此此时时如如采采用用强强制制制制动动，不不仅仅要要消消耗耗过过多多的的起起动动空空气气，而而且且不不易易制制动动成成功功。而而在在较较低低的的转转速速范范围围内内采采用用强强制制制制动动，对对克克服服螺螺旋旋桨桨水水涡涡轮轮作作用用，使使主主机机更更快快地地停停下下来来是是很很有有效效的的。在在中中速速机机中中，往往往往是是采采用用能能耗耗制制动动和和强强制制制制动动相相结结合合的的制制动动方方案案；在在大大型型低低速速柴柴油油机机中中，主主机机从从停停油油到到换换向向完完成成，其其转转速速已已降降到到比比较较低低的范围，可只设强制制动而不必设能耗制动逻辑回路。的范围，可只设强制制动而不必设能耗制动逻辑回路。返回本节返回本节另另外外，对对于于一一个个实实际际的的遥遥控控系系统统，理理论论上上都都是是可可以以实实现现强强制制制制动动的的，而而能能否否实实现现能能耗耗制制动动则则要要看看其其空空气气分分配配器器能能否否单单独独控控制制。如如果果主主起起动动阀阀和和空空气气分分配配器器均均由由一一个个起起动控制阀控制，则无法实现能耗制动动控制阀控制，则无法实现能耗制动。返回本节返回本节一、概述一、概述二、转速发讯回路二、转速发讯回路 1、转速指令发讯器、转速指令发讯器 1）气动指令发讯器）气动指令发讯器 2）电位器式指令发讯器）电位器式指令发讯器 3）继电器式指令发讯器）继电器式指令发讯器第四节第四节 转速与负荷的控制和限制回路转速与负荷的控制和限制回路图3-4-1图3-4-2图3-4-3图3-4-4返回本章返回本章返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近 根据操作者的要求，车钟手柄是可以任意扳动的，根据操作者的要求，车钟手柄是可以任意扳动的，也就是转速是可以任意设定的。但是要把这个信号也就是转速是可以任意设定的。但是要把这个信号发送出去，以改变对主机的供油量，需要满足一些发送出去，以改变对主机的供油量，需要满足一些逻辑条件，如：逻辑条件，如：1）必须有正车或倒车车令，即）必须有正车或倒车车令，即IH =1或或IS =1；2）车令与主机转向必须一致，即）车令与主机转向必须一致，即 YR=IH RHIS RS =1；3）无自动停车信号，即）无自动停车信号，即 为为1。这些条件是这些条件是“与与”的关系，只有满足了这些逻辑条的关系，只有满足了这些逻辑条件，才能将转速指令发送到系统中。件，才能将转速指令发送到系统中。2、转速指令发送逻辑回路、转速指令发送逻辑回路图3-4-5返回本节返回本节返回最近返回最近起动油量起动油量 在在讨讨论论转转速速指指令令的的发发送送时时，还还有有一一个个起起动动油油量量问问题题。所所谓谓起起动动油油量量是是指指在在主主机机起起动动时时，为为保保证证起起动动成成功功而而供供给给主主机机的的初初始始油油量量。起起动动油油量量一一般般比比微微速速，甚甚至至比比慢慢速速的的供供油油量量还还要要多多一一些些，但但也也不不能能过过多多，否否则则爆爆燃燃现现象象严严重重。显显然然在在起起动动过过程程中中，靠靠车车钟钟手手柄柄任任意意设设定定转转速速所所对对应应的的供供油油量量是是不不行行的的，而而应应该该是是预预先先调调好好的的一一个个定定值值。因因此此，在在供供油油回回路路中中要设有起动供油逻辑回路。要设有起动供油逻辑回路。至至于于怎怎样样保保证证上上述述条条件件得得到到满满足足，则则因因具具体体系系统统而而异异。实实际际上上，在在许许多多遥遥控控系系统统中中，并并不不专专门门设设置置这这样样的的逻逻辑辑回回路路，只只是是将将上上述述逻逻辑辑概概念念融融合合到到系系统统的的设设计计之之中中，使上述条件在系统中得到分散落实而已。使上述条件在系统中得到分散落实而已。返回本节返回本节 根根据据供供油油时时刻刻的的不不同同，主主机机的的起起动动有有两两种种类类型型：“油一气并进油一气并进”和和“油一气分进油一气分进”。1、油一气并进、油一气并进 图图3-4-6 在在起起动动的的同同时时就就解解除除油油门门零零位位连连锁锁，提提供供起起动动油油量，起动成功后，再转换为车令所设定的油量。量，起动成功后，再转换为车令所设定的油量。2、油一气分进、油一气分进 图图3-4-7 起起动动过过程程中中停停油油伺伺服服器器仍仍把把油油门门推推向向零零位位，在在达达到到发发火火转转速速，切切断断起起动动空空气气的的同同时时提提供供起起动动油油量量，并并维维持持起起动动油油量量数数秒秒钟钟后后，再再切切换换为为车车令令设设定定的的转转速值。速值。起动供油实例起动供油实例返回本节返回本节返回最近返回最近返回最近返回最近三、转速限制回路三、转速限制回路 为防止主机在加速过程中因加速过快导致超负为防止主机在加速过程中因加速过快导致超负荷，在转速发讯回路的输出端与调速器输入端之间，荷，在转速发讯回路的输出端与调速器输入端之间，要设置各种转速限制环节，转速限制环节的输出信要设置各种转速限制环节，转速限制环节的输出信号才是转速的给定值。号才是转速的给定值。在低负荷区加速时，主机的加速过程可以快一在低负荷区加速时，主机的加速过程可以快一些，我们常把低负荷区加速时的转速限制称为些，我们常把低负荷区加速时的转速限制称为“加加速速率限制速速率限制”。而在高负荷区，通常是在而在高负荷区，通常是在70额定转速以上再额定转速以上再加速时，转速的给定值要慢慢增加，我们常把这个加速时，转速的给定值要慢慢增加，我们常把这个加速过程称为加速过程称为“程序负荷程序负荷”。在减速时，可取消某些限制实现在减速时，可取消某些限制实现“快减速快减速”。返回本节返回本节1、加速速率限制、加速速率限制1）气动加速速率限制）气动加速速率限制2）电动加速速率限制）电动加速速率限制2、程序负荷、程序负荷1）气动程序负荷）气动程序负荷2）电动程序负荷）电动程序负荷图3-4-8图3-4-9图3-4-10（a）图3-4-10（b）图3-4-11返回本节返回本节返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近 3、临界转速的回避、临界转速的回避l 在柴油机全部工作转速内可能有两个或两个以上共振区，其中最大的共振区称为临界共振区，对应的主机转速叫临界转速。l 柴油机在临界转速区工作时，产生的扭转振动应力将超过材料的允许应力。因此，柴油机在运行期间必须避开临界转速区。其原则是不在临界转速区内运行，快速通过临界转速区。返回本节返回本节回避临界转速的方式回避临界转速的方式避避上上限限，转转速速设设定定值值落落在在临临界界转转速速区区时时，自自动动使主机在临界转速的下限值运行；使主机在临界转速的下限值运行；避避下下限限，转转速速设设定定值值落落在在临临界界转转速速区区时时，自自动动使主机在临界转速的上限值运行；使主机在临界转速的上限值运行；避避上上、下下限限，加加速速时时避避下下限限，减减速速时时避避上上限限。在在实实际际应应用用中中，为为使使该该环环节节结结构构简简单单，多多采采用用避上限。避上限。返回本节返回本节1）气动临界转速回避）气动临界转速回避2）电动临界转速回避）电动临界转速回避图3-4-12图3-4-13返回本节返回本节返回最近返回最近返回最近返回最近四、四、转速控制与负荷限制回路转速控制与负荷限制回路1、PGA型调速器型调速器2、电子调速器电子调速器图3-4-14图3-4-15图3-4-16图3-4-17返回本节返回本节返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近1）增压空气压力限制环节）增压空气压力限制环节2）转矩限制环节）转矩限制环节图3-4-18图3-4-193、负荷限制回路负荷限制回路返回本节返回本节返回最近返回最近返回最近返回最近五、五、控制信号转换器和伺服器控制信号转换器和伺服器1、电电/气（气（E/P）转换器）转换器图3-4-202、电电/液（液（E/H）伺服器）伺服器图3-4-22图3-4-21返回本节返回本节返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近返回最近