一种应用于垃圾收集车的操作控制器

目前应用比较广泛的垃圾收集车分为2种：一种是后装式垃圾收集车，另一种是侧装式垃圾收集车。后装式垃圾收集车的垃圾从车尾端投放，尾端压缩装置可将收集的垃圾进行压缩。侧装式垃圾收集车的垃圾从车辆箱体侧面投放，箱体内的推铲可对垃圾进行推压。本文主要介绍侧装式垃圾收集车操作控制器。

1.控制方式对比

侧装式垃圾收集车控制方式主要分为2种：一种为主令开关加继电器逻辑控制，另一种为主令开关加PLC控制。

第一种控制方式主要由各种继电器组成。这种控制方式的优点是：整个系统成本相对较低。缺点是：线路复杂，故障点多，维修不方便，若改变控制逻辑则需改变硬件电路。

第二种控制方式主要通过PLC程序实现。这种控制方式的优点是：可靠性高于第一种控制方式，且电路比较简单，故障点少，维修方便，不改变硬件电路即可改变控制逻辑。缺点是：PLC的带负载能力较弱，且不具备短路保护功能；抗振性较差，车辆行驶路况不好时容易造成PLC故障；成本远高于第一种方式。

我们所用的这款操作控制器是基于嵌入式系统设计的，它选用飞思卡尔芯片作为主控处理器。该操作控制器将操作面板与主控模块集成在一个电路板上，通过其面板上的按键来完成对工作机构的控制。其输出采用的智能功率芯片，可将输出情况实时反馈给处理器，并且直接带负载能力可达6A。在操作控制器面板上设有LDE显示屏，可实时显示垃圾收集车作业状况。这种控制方式成本适中，可靠性高，操作起来更加智能化和人性化。

2.整机控制需求分析

侧装式垃圾收集车的工作机构主要包括提料机构、上盖机构、推铲机构、后门机构等，如图1所示。

提料机构用于将标准的悬挂式垃圾桶提升起来，再将桶内垃圾倾倒入收集罐体内；上盖设置在罐体投料口上方，在收集垃圾时上盖打开，在垃圾运输过程中上盖关闭，以防垃圾溢出；推铲机构在罐体内靠近车头一端，用于卸料时将垃圾推出；后门机构设置在罐体尾端，用于在卸料和清洗罐体时将后门打开（平时后门密封关闭）。操作控制器主要控制垃圾收集车各动作机构协调运行，以便顺利完成垃圾装卸工作。其主要控制动作为：提料机构的上升与下降，上盖机构的打开与关闭，推铲机构的推出与退回，后门机构的打开与关闭。

3.操作控制器工作原理

控制器系统流程框图如图2所示。操作控制器的输入包括操作控制器面板上的按键信号、检测工作机构动作情况的限位开关信号和输出模块的输出和反馈信号。操作控制器的操作按键采用欧姆龙微触开关，通过按键可输入提料上升与下降控制信号、上盖打开与关闭控制信号、推铲推出与退回控制信号、后门打开与关闭控制信号等。

限位开关检测的信号包括上盖打开到位信号、推铲退回到位信号、调速信号和计数信号等。

输出模块的反馈信号即为各路输出功率芯片反馈给处理器的输出电流检测信号，通过它可以判断负载的工作情况。这些输入信号通过并转串输入模块传送到单片机，经过单片机处理后，在LED显示屏显示相关输出的字符，同时通过输出模块驱动外接负载。

输出模块主要通过智能功率芯片的放大作用来驱动负载，单片机的输出控制智能功率芯片的开、关，从而控制负载工作与停止。智能功率芯片工作的同时，输出与控制负载电流成比例的取样电流，通过电流-电压变化电路，将电流信号转换成电压信号。单片机检测该电压值的高低，从而判断负载电流是否处于正常状态。在超过正常状态时，单片机关闭智能功率芯片，负载电流的输出停止，以确保故障不再扩大。

4.工作方式及程序

操作控制器采用软件延时法来消除键抖动对输出的影响。若检测到有键按下时，就先延时20ms，再查询是哪一键被按下，然后执行相关的操作。同样，各键之间的互锁也通过软件的设计来实现。

控制器采用中断的工作方式。当接收到有效信号输入时，硬件产生中断申请信号，CPU响应中断申请后对键盘进行扫描，并在有键按下时转入相应的键功能处理程序。由于在无键按下时不进行键扫描，因而可提高CPU的工作效率，同时也能确保对用户每次按键操作做出迅速响应。

采用基于嵌入式系统控制器，可使整车的智能化水平高于其他主令开关加继电器的控制方式，在实现用户个性化需求方面更具优势，可以在不改变硬件的基础上，轻松满足客户的一些特殊要求。采用了LED显示屏，一方面可以实时显示正在操作的动作，另一方面能对一些误操作进行语言提示。这不仅能有效降低操作人员的劳动强度，还能彻底防止车辆的误操作，提高了设备工作时的安全系数。

（作者地址：河南省郑州市中原区冉屯东路23号郑州宇通重工有限公司控制技术研究所450051）

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