挖掘机电气控制系统说明

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1、挖掘机电气控制系统本篇将以 SY2XXC5 挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统大体原理、大体构造、操作说明、 故障分析。一、概述机电一体化是液压挖掘机的主要进展方向，其最终目的是机械人化，实现全自动运转， 这是挖掘机技术的又一次飞跃。作为工程机械主导产品的液压挖掘机，在近几十年的研究和 进展中，已逐渐完善，其工作装置、主要结构件和液压系统已大体定型。人们对液压挖掘机 的研究，慢慢向机电液控制系统方向转移。控制方式不断变革，使挖掘机由简单的杠杆操纵 进展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比例操纵和运算 机直接控制。所以，对挖掘机机电一体化的研究，主如果集中在液压挖掘机的控

2、制系统上。液压挖掘机电气控制系统主如果对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件（液压缸、 液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用 控制器 EC-7，EC-7 控制器综合各类测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息，对发动 机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。（一）电气控制系统具有以下功能：1：控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。2：检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对 挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。3：照明功能：主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。4：其它功能

3、：主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。（三）系统组成及原理SY2XXC5挖掘机电气系统由电源部份、启动部份、照明部份、电气操纵机构、空气调 节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。电源部份系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用2节12V 120AH蓄电池串联作发 动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电，以维持蓄电池电量和稳 固系统电压；蓄电池输出端装设电源继电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。1）蓄电池：采用12V 120AH免保护型蓄电池，2组串联。2）发电机：27V35A交流发电机，由发动机自带，内置硅整流电路及电压调节器，带 有频

4、率输出。D+为中性点电压输出端子，B+为电源输出端子，E为接地端子。D+端子接充电 报警灯，在启动初状态，当发电机电压尚未成立时D+端电压为0V,充电报警灯亮，蓄电池 正电源通过报警灯灯丝流向D+端作为发电机的励磁电流，使发电机迅速成立起电压并进入 发电工作状态。发电机进入发电状态后，D+端电压达24V，充电报警灯熄灭。3）电源继电器：装于电瓶的正极控制总电源，由钥匙开关控制，以增加电源系统的 安全性。a）接通：把钥匙开关打到“接通”位置以启动电路系统，现在电源继电器接通，系统 得电。在启动发动机之时，钥匙开关必需是接通的。b）断开：把钥匙开关打到“断开”位置，电源继电器断电，以切断电路系统。

5、注意： 维修电路系统和机械的其它部件时，请把钥匙开关打到“断开”位置或拔掉钥匙开关 以切断蓄电池电路。启动部份启动设备1）启动电机：24V 4KW起动电机三个接线柱的作用和连接如下：a）50接线柱接启动开关。b）31接线柱为负极搭铁。c）30接线柱可接车上的用电器的正极。2）钥匙开关：用于启动发动机。3）转速传感器：用于检测启动进程中发动机转速。4）液压操纵：液压操纵杆在“锁住”位置，发动机才能启动。挖掘机启动保护原理及实现进程SY2XXC5挖掘机由EC-7来控制起动马达，并通进程序设置实现保护。柴油机起动前， 钥匙开关先打到“通电”档时，由EC-7控制器检测各传感器及相关开关输入信号，检测现

6、 在冷却液温度是不是低于3C,若是，则接通预热继电器，直到冷却液温度高于此值时断开， 同时驱动油门机构向油门高位走一行程，以保证油门打开。钥匙开关打到启动”档后，EC-7 控制器检测到“柴油机启动信号”的输入，同时判断“液压操纵秆”信号是不是为闭合，若 闭合，再判断现在转速是不是低于650r/m,若是，则接通启动继电器，直到转速高于650r/m, 则断开启动继电器，起动后启动继电器再也不输出。现在EC-7控制器完成发动机的发动。照明部份为了保证夜间行车或作业安全，提高工作效率，外部照明旋转台工作灯、动臂工作灯 均采用大功率工作灯，内部照明为驾驶室厢灯，触摸屏具有光控与温控电路，在光线阴暗时 自

7、动打开背光，照明液晶屏，在不同的温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳的视觉 效果。电气操纵机构包括各启动开关、断路开关、继电器等电气控制机构。空气调节装置为了营造一个舒适的工作环境，本机采用工程机械专用工程空调，能实现制冷与制暖、 风量和温度调节。音响设备采用国际先进的挖掘机专用收音机(以实物为准)，配以大功率放音喇叭，能取得震撼 的收音效果。故障诊断报警装置故障诊断报警装置对挖掘机的运行状态进行监视，一旦发生异样能及时报警，并指出 故障部位，从而可及早清除事故隐患，减少维修时刻，降低保养和保护费用，改善作业环境， 提高作业效率。其硬件主要由EC-7控制器和显示器为系统核心，辅以其他检测和

8、保护控制 元件，实现对控制对象的各类监测目的，它有如下特点：1) 触摸屏面板能防水、防尘，整个装置抗干扰能力强，并能防震。2) 能对机械的运行情形进行持续监测，并按照要求进行报警。3) 装置在硬件上具有光控电路，在光线阴暗时自动打开背光，照明液晶屏，在不 同温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳视觉效果。4) 装置具有工作小时共计，系统时刻显示且能对其进行调整，使其与本地时刻一 致。5) 能够对液晶屏进行翻屏操作，可查阅收集的各路参数的具体数值或各开关量的 正常与否。6) 工作后每次只选一个工作模式，选定一个新的工作模式以后，原工作模式自动 消除。每次从头启动挖掘机后，功率模式从头回到S (

9、标准)模式。7) 每次从头接通并启动挖掘机后，行驶高低速选择开关处于低速状态，只有当按 下开关后才依次在高速与低速之间转换。8) 每次从头启动挖掘机后，自动怠速开关处于自动怠速有效模式，只有按下自动 怠速开关，自动怠速功能才能取消。9) 本装置自动查找故障，按照测得的故障参数找动身生故障的部位，并能查询某个故障发生的时刻及某个时刻内所发生的故障名称。图1故障诊断报警系统结构图本监控报警系统各功能显示方式、收集信号具体情形列表如下:显示类别输入或输出信号方式燃油箱油位表油量传感器模拟量发动机冷却液温度表水温传感器模拟量指示仪表方式实时机油压力表油压传感器模拟量监测油门旋钮油门旋钮模拟量五个压力传

10、感器压力传感器模拟量EC 7控制器米集到的所有开关量机油压力不足油压传感器模拟量液晶显示报警菜单发动机冷却液过热水温传感器模拟量空气滤清器阻塞压力继电器开关量油门旋钮故障油门旋钮模拟量燃油油量不足油量传感器模拟量显示屏界面如下:三一重机脸忻有限公司OOhLo015 ： 30： 41冷却水蛊 燃袖油位机袖压力111課1遠度ISIf复位O亍m.前泵主压力0亍OZ后泵主压力0牙前泵负压力0五03后泵负圧力牙o刍背屋力o u亍M油门旋钮 KMN机油压力 P亍Q7燃袖油150CAN却液温度0 A70占前泵比例阀O右703 S泵比例闽0丄（JE发动机转速界面1：主画面界面6：工作状态监测表丄儿柴袖机启动小

11、臂禺载 丄3柴袖机熄火.03小臂挖掘丄03空遠器堵塞 04铲斗卸载占O&大臂提升 寻铲斗扌密掘 J.O耳先导？f关丄0&液压袖位 O今二次升压丄0袖水拎离 OO回转左丄02机袖袖位占OS行走压力继电器返回 601动继电器熄火继电器丘07压力补偿 液压先导 BQ乎高速行驶百丄（5回转制动O Hz石丄频率油门信号返回模!输人输出 狀态狀态狀态界面5：输出点状态界面3：输入点状态1电子节能控制装置本系统由EC-7控制器、显示器、油门控制单元和一些必要的模拟量、开关量传感器、 模式电磁阀组、开关阀等组成。通过对发动机和液压泵系统进行综合控制，使二者达到最佳 匹配，以达到明显的节能效果。该装置主要实现四

12、种工作模式的选择，自动怠速功能、过热 保护及柴油机转速控制等功能。各类控制指令（包括触摸屏控制指令）和检测信号以开关量 或模拟量形式进入EC-7控制器后，EC-7控制器按照要求输出控制信号给受控元件，达到控 制的目的。另外将各类信号以通信的方式送入触摸屏。通过触摸屏实现相关控制的操作、实 时显示和报警信息提示。四种工作模式控制挖掘机配备工作模式控制系统，能够使操作者按照作业工况不同，选择适合的作业模 式，使发动机输出最合理的动力SY2XXC5挖掘机有四种作业模式可供选择，模式的选择通 过显示屏上的“模式”选择按钮实现。挖掘机工作后每次只选一个工作模式，选定一个新的 工作模式后，原工作模式自动消

13、除。H模式：即重负荷挖掘模式，发动机油门处于最大供油位置，发动机以全功率投入 工作；S模式：即标准作业模式，液压泵输入功率的总和约为发动机最大功率的90%； L模式：即普通作业模式，液压泵输入功率的总和约为发动机最大功率的80%。B模式：即轻载作业模式，液压泵输入总功率约为发动机最大功率的70%，适合于 挖掘机的平整作业或破碎模式。功率优化系统该功率优化系统采用闭环控制，工作中它能按照发动机负荷的转变，自动调节液压泵 所吸收的功率，使液压泵的功率始终与发动机的功率相匹配，EC-7控制器即对发动机采取 分段功率控制，再也不追求完全用足发动机功率，而是按照具体的工作状况设定发动机的工 作能力，减轻

14、发动机的工作强度，使发动机稳固地运行在经济工况点上。图2功率优化系统原理图该系统由恒功率泵、模式阀组（功率阀）发动机转速传感器、油门位置传感器、EC-7控制器、触摸屏及5个压力传感器组成。发动机转速传感器为电磁感应式，他固定在飞轮壳 的上方，用以检测发动机的实际转速。油门位置传感器为电阻感应式，他固定在油门机构转 盘上，用以检测油门的实际位置。通过5个压力传感器测得的工装实时负荷大小，由EC-7 控制器程序计算液压泵的需求功率，从而自动调节功率阀电流，实现液压泵的功率调节，使 液压系统充分吸收柴油机发出的功率，又不会使柴油机熄火，充分发挥挖掘机的工作能力。柴油机转速控制原理本系统采用EC-7控制器，油门控制器作为控制单元，油门机构作为执行机构控制柴油 机油门的开度。升速时，由EC-7控制器给出步进脉冲信号，驱动油门机构正转，柴油机油门开度加大， 柴油机转速上升，同时油门位置参数减少，达到设定的油门位置后，升速信号停止，进入转 速自动调节阶段。油门位置信号由安装在油门机构上的油门位置传感器取得，EC-7控制器通过模拟通道 收集此信号，并送入EC-7控制器内部寄放器处置，EC-7控制器按如实际油门位置与设定油 门位置的差值，进行处置运算后，输出相应数量的