张敏
徐州徐工环境技术有限公司 江苏 徐州 221004
摘要：随着控制技术人工智能的飞速发展，我国工业机械控制技术取得了显著进步，如何在当前的控制技术基础上,开发出更为智能的环卫专用车辆设计系统成为了我国工业发展的重要内容。在人们生活水平不断提升的今天，餐饮垃圾量不断增加，而且餐厨垃圾含水量（>50%）多油多盐，容易发酵产生臭气，需要利用专用的车辆进行收集。餐厨垃圾车是餐厨垃圾回收的重要工具，设计出操作方便、密封性能好、安全可靠的餐厨垃圾车至关重要。本文从餐厨垃圾车的组成入手，讨论PLC特点，阐述PLC控制系统设计原则与设计步骤，最后分析餐厨垃圾车控制系统设计与安全应用，希望对有关研究具有帮助作用。
关键词：PLC；餐厨垃圾车；投排料控制系统；设计
根据国家统计局公布的城市生活垃圾产生量数据，2013年垃圾排名前十的城市生活垃圾平均产生量为425.4吨，其中厨余垃圾为40%-60%，如何科学处置餐厨垃圾是重要内容，如果处置不当会造成环境污染问题，影响人们健康。在我国工业技术不断发展的今天，通过利用PLC技术可以对餐厨垃圾进行分类收集和集中处理，同时也对餐厨垃圾车的密封性装载性能提出了更高要求，以下就PLC技术在餐厨垃圾车的应用进行分析。
一、餐厨垃圾车概述
餐厨垃圾车是一种专业用于湿垃圾的收集与转运，它包括侧提桶进料、固液分离、推挤减容卸料、高压清洗等功能。它主要包括液压部件、机械部件，电气控制部件。本文研究的可编程控制器为电器控制部分，可以用于餐厨垃圾车的手动控制和自动控制。餐厨垃圾车是机电一体化系统控制的机械设备，整体结构包括底盘动力、液压驱动、电气控制、箱体总成、推板总成、收集装置总成，附件总成等部分。
具体说来：在机械部分包括汽车底盘以及垃圾收集、存储、排料部分，在餐厨垃圾车的上部的垃圾收集存储和排料部分包括垃圾箱、后门总成、顶门、提桶机构、推板和清洗系统，其中垃圾箱、后门总成、顶门共同组成的封闭容器，可以在餐厨垃圾收集转运过程中不泄露造成二次污染，餐厨垃圾排料时包括密封排料、推挤排料两种排料方式。在垃圾箱内部还装有推板，四周设置橡胶板密封，推挤/密封排料时，推板在三级油缸驱动下可将垃圾向箱体尾部推送；液压马达可以驱动后门总成内的螺旋机旋转运动，使垃圾传递至闸板卸料口；后门总成底部有液动刀型闸阀，闸板在油缸驱动力下可进行开启与关闭；垃圾箱与后门总成间设置启闭油缸、锁紧油缸、控制后门的开启/关闭及后门与箱体间密封锁紧。
排挤料时，后门开启油缸、锁紧油缸开启，后门打开，推板向后移动直至垃圾完全推出箱体，排料完成后，推板缩回，后门关闭，锁紧油缸，锁紧后门，此时完成一个推挤排料循环；密封排料时，闸板开启，螺旋机构旋转，通过压力检测或时间控制，垃圾卸料完成后，闸板回位，螺旋机构停止选装，推板回位，推挤排料与密封排料最大的区别在于，密封排料后门不开启，垃圾从闸板处卸料口卸料，不会造成泔水飞溅的情况发生，干净卫生，缺点是排料时间较长。
对于侧提桶机构来说，其位于垃圾箱体右侧，可分为链条式和连杆式，组成部分包括摆臂提升轨道、提升油缸、连杆机构或链条、挂桶机构、压桶机构，适用于标准的120L/240L垃圾桶。此外，顶门位于箱体顶部，通过油缸驱动处于关闭状态下，能够密封箱体。对于清洗系统来说，主要是利用液压马达的驱动水泵，实现对垃圾桶、车身的高压清洗。液压系统主要包括液压齿轮油泵、液压油缸、顺序阀、液控单向阀、马达油泵的动力源于发动机和变速箱，在油箱的进出口油口安装的精滤油器，其作用在于保证液压系统运转时的清洁状态。在自动控制的过程中，通过操控电磁换向阀，可以实现餐厨垃圾的投料循环以及推挤排料循环[1]。
二、PLC特点
PLC输入与输出彼此隔开，主要是利用变换信息程序进行控制，实现输入输出，PLC特点如下：
首先，工作可靠。在硬件方面，输入输出电路和内部CPU相隔离，信息依靠电磁器件传递，并且CPU板具有抗干扰措施，可以让PLC程序运行期间不受电磁干扰。PLC主要是无触点元件，这些元件高密度集成，同时需要经过严格检测筛选。为了让PLC安全工作，在机械结构设计方面需要确保PLC耐冲击、耐振动。使其在零下40度至零上50度环境下可以正常工作。部分PLC模块工作时另一模块也能处于运转状态，如果其中一个模块发生故障，可以代替工作。在软件方面，PLC主要是利用扫描中断相结合的方式运作，可以对应急情况有效控制，为了对PLC运行程序监控可以设置看门狗监控程序，也就是打开运行程序后分析定时器的计时值。
其次，使用方便。PLC是通过程序进行控制，相较于硬件接线用程序控制更加便捷。同时PLC硬件为高度集成，相关原件可以由厂家供应。整体来看体现在配置方便、安装方便、编程方便等特征。此外，在维修方面也较为便捷，这是由于PLC系统很少发生故障，即使出现故障问题可以通过故障提示信号判定，及时分析故障原因，之后对软件进行调试即可达到故障解除目标。如果PLC的某个设备不再使用，可以将PLC转移到其它设备上，进行程序改编即可。
三、PLC控制系统设计原则与设计步骤
首先，设计原则。要求最大程度满足控制要求。在设计之前要求进行资料收集，同时与实际操作人员密切配合，然后拟定电气控制方案之后，要尽量选择系统容易操作、经济性好的方案，通常为了满足后期的控制要求，选择PLC的I/O容量时要保证留有余量[2]。
其次，设计步骤。通常PLC系统设计需要考虑到以下内容：其一是控制要求，进行PLC系统设计之前必须分析电气执行单元间的联系，分析该系统是半自动还是全自动操作；其二需要确定总体设计方案，如果总体方案设计有误将造成大量的资源浪费；其三，确定输入和输出单元，在干环节需要配置合适的输入设备和输出设备；其四需要设计应用程序要求把控制过程分为若干阶段，确保每一阶段输入输出信号达到要求，并保持联系，然后编制出相关程序和模拟调试。
四、餐厨垃圾车控制系统设计
首先，分析控制要求。在控制要求上，餐厨垃圾车需要设置进料、推挤排料、密封排料动作，并且同一时间只能进行一组动作，在投料密封排料的过程中，如果存在异常情况要按下急停按钮，并且投料的过程中必须保证桶内垃圾清倒干净。
其次，确定I/O设备。在该系统上的输入设备包括控制面板的压力开关、接近开关，在输出设备上包括继电器、电磁阀、吸合断开。其中在输入设备中包括控制按钮盒、压力开关和接近开关，在输出设备上包括电磁阀、信号灯和继电器。I/O点数为20点输入，16点输出。
最后，工作流程分析。进料环节包括启动、进料、顶盖开、提桶、卸桶、顶盖关、停止；在推挤卸料环节包括启动、推挤排料、锁销开、后门开、推铲排出、后门关、锁销关、停止；在密封卸料流程环节，包括启动、密封排料、闸阀开、螺旋机开、推铲推出、推铲停止、螺旋机停、阀门关。
结束语：
综上所述，餐厨垃圾车在国内外已得到了广泛的应用，餐厨垃圾车的进料和排料是设计的主要功能，相对于继电器控制，PLC作为该车的中心控制器，使得餐厨垃圾车的智能化水平大幅提升，随着图像识别处理等新技术的出现，餐厨车的智慧化水平有望进一步提高。
参考文献：
[1]常宏涛,徐文亮,袁巧玲.一款餐厨垃圾车的整车设计与布置[J].汽车实用技术,2019,17(10):69-72.
[2]陆品,吕封余,应芊.一种餐厨垃圾车动态自动称重系统的设计[J].衡器,2019,48(11):8-10.