挖掘机电控系统培训教材.ppt

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,三一重机有限责任公司,品质改变世界,电控系统培训目录,一：

概述二：

动力部分组成及原理2.1电源部分2.2启动部分2.2.1启动设备2.2.2挖掘机启动保护原理及实现过程2.3电子节能控制装置2.3.1四种工作模式下的转速控制2.3.2自动怠速系统2.4柴油机转速控制原理2.4.1数据控制方法2.4.2中速启动控制2.4.3过热保护控制2.5故障诊断2.6转速标定,三：

泵阀控制部分3.1泵阀分类四：

电气系统技术保养,三一重机有限责任公司,品质改变世界,本篇将以川崎液压系统挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本原理、基本构造、操作说明、故障分析。

一：

概述挖掘机基本上都以柴油机作为动力，为改善我们的生存环境，减少污染，柴油机技术得到了飞速发展，电喷应用是最新技术之一，供油系统由电子控制实现喷射燃油，使燃烧更适合工况的需要，燃烧更充分、效率更高。

与普通机械式供油系统相比较，升功率增大，降低了排气污染、噪声和燃油消耗率。

目前，先进的挖掘机采用了CAN总线技术，全称为“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网.CAN最初出现在汽车工业中，由德国Bosch公司最先提出。

CAN总线技术代表欧洲最先进的技术水平，可以简化整车线束，提高整车电气线路的可靠性和安全性，提高维修性，具有数据共享和配置灵活的优点。

CAN总线技术为汽车内部各种复杂的电子设备、控制器、测量仪器等提供了统一数据交换渠道。

国内开发的挖掘机基本上都以普通机械式供油系统柴油机为动力，通过在发动机上安装繁多的检测元件实现对发动机的监控。

三一重机有限责任公司,品质改变世界,运用电喷发动机及CAN总线技术的挖掘机，通过电控柴油机的应用，减少了排放对大气的污染；燃油经济性好、工作效率提高，给用户带来可观的经济效益；利用CAN总线技术直接采集发动机的参数，线及接插件的使用量减少以及制作工时的减少，大大降低了生产成本；同时使得线束制作简单化，减少了误接线引起的故障，可靠性增强。

机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向，其最终目的是机器人化，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发展中，已逐渐完善，其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。

人们对液压挖掘机的研究，逐步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发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比例操纵和计算机直接控制。

所以，对挖掘机机电一体化的研究，主要是集中在液压挖掘机的控制系统上。

液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、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，控制器综合各种测量值、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。

外观图,三一重机有限责任公司,品质改变世界,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、熔断器和显示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：

故障诊断功能：

主要对发动机及液压系统进行故障诊断。

三一重机有限责任公司,品质改变世界,二：

动力部分组成及原理,挖掘机动力系统由电源部分、启动部分、发动机数据采集及转速控制、节能控制及故障诊断报警系统等组成。

2.1电源部分系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用节12VAH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定系统电压；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12V120AH免维护型蓄电池，2组串联。

2）发电机：

24V50A交流发电机，由发动机自带，内置硅整流电路及电压调节器，带有频率输出。

I为中性点电压输出端子，BAT为电源输出端子，GND为接地端子。

I端子接充电报警灯，在启动初状态，当发电机电压尚未建立时I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I端作为发电机的励磁电流，使发电机迅速建立起电压并进入发电工作状态。

发电机进入发电状态后，I端电压达24V，充电报警灯熄灭。

3）充电指示灯,当转动钥匙开关至接通位置时，该指示灯亮。

钥匙开关至起动位置后，发电机正常发电后，该指示灯会熄灭，如果该灯一直亮，则请检查发电机是否出现故障。

4）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，此时电源继电器接通，系统得电。

在启动发动机之时，钥匙开关必须是接通的。

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。

注意：

维修电路系统和机器的其它部件时，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。

2.2启动部分1）启动电机：

24V4.5KW起动电机三个接线柱的作用和连接如下：

a）50接线柱接启动马达继电器。

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：

用于检测启动过程中发动机转速。

4）液压操纵：

液压操纵杆在“锁住”位置，发动机才能启动。

5）启动马达继电器:

容量100A,三一重机有限责任公司,品质改变世界,2.2.2挖掘机启动保护原理及实现过程挖掘机由控制器控制起动马达，并通过程序设置实现保护。

柴油机起动前，钥匙开关先打到“通电”档时，充电报警灯亮;钥匙开关打到“启动”档后，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”信号是否为闭合，若闭合，再判断此时转速是否低于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，起动后启动继电器不再输出。

此时控制器完成发动机的发动,充电报警灯熄灭。

2.3电子节能装置,发动机主要由三方面实现节能1.ECM对发动机实现精确喷油控制（电喷发动机）2.控制器自动怠速功能3.模式选择实现转速限制（泵节能在第三章）本系统由控制器、显示屏、发动机ECM电子控制模块、油门控制单元以及一些必要的模拟量、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。

各种控制指令（包括显示屏控制指令）和检测信号以开关量或模拟量形式进入控制器后，控制器根据要求输出控制信号给受控元件，达到控制的目的。

另外将各种信号以通信的方式送入显示屏。

通过显示屏实现相关控制的操作、实时显示和报警信息提示。

2.3.1四种模式下的转速控制,通过显示屏设置工作模式来限制发动机的最高空转转速,2.3.2自动怠速系统,挖掘机具有自动怠速装置，当操纵杆回中位达3秒后，发动机自动进入低速运转，从而可减小液压系统的空流损失和发动机的磨损，起到节能和降低噪声的作用。

当扳动操纵杆重新作业时，发动机自动恢复到原来的转速状态。

2.4柴油机转速控制原理,机械式发动机根据油门摆角调节发动机转速电喷发动机采用控制器，发动机ECM电子模块作为控制单元，通过改变总线数据来达到调节油门的开度的目的,从而控制发动机的转速。

在紧急情况下采用线性油门控制发动机,油门旋钮顺时针旋动时,即升速时，由控制器给出较高的电压信号，对应的柴油机油门开度加大，柴油机转速上升。

超速保护特性监测发动机速度并在检测到超速状况时切断发动机的燃油供应。

检测到超速状况后，燃油切断阀关闭，阻止燃油流向发动机。

将会记录故障，ECM将存储发生故障时的发动机数据。

当发动机速度下降到辅助发动机速度临界值以下之后，燃油切断阀重新开启。

发动机的停止不由总线控制,只与ECM的钥匙开关输入信号有关,康明斯欧三发动机ECM,油门旋钮逆时针旋动时,即降速时，由控制器给出较低的总线数据信号，对应的柴油机油门开度减少，柴油机转速下降，达到设定的油门开度后，降速信号停止，进入转速自动调节阶段。

2.4.1数据控制方法,SAEJ1939数据通信装置是一种高速网络，用于在250K波特下工作的设备。

它能够支持控制、信息共享、诊断、多路传输和专有通信。

J1939（物理层）数据通信采用微分线路驱动器电路，允许最长的总线长度为40米。

在给定的时间内，网络最多可提供30个节点连接。

SAEJ1939为信息共享型,即网络上的任意一点既可得到网络上所有节点数据,同时可以根据协议向网络上发送本节点的数据,实现数据共享.发动机也相当于一个节点,每隔10ms实时检测总线上是否有转速控制信号,如果有,则根据该信号控制发动机的转速.,2.4.2中速油门（跛行回家功能）,本功能实现在紧急情况下,实现发动机在某一固定转速下运转,如1600,不受其他油门控制方式控制.,2.8.5过热保护控制,冷却水达到一定温度时，控制器将执行发动机保护工作当冷却水温过热达到一极报警（冷却液温度超过98度）时,控制器将限制行走马达高速行驶当冷却水温过热达到二极报警（冷却液温度超过100度）时,控制工作模式自动降低一档，即从H模式降至S模式再至L模式、B模式。

液压系统的吸收功率将从100%降至90%、80%当冷却水温过热达到三极报警（冷却液温度超过103度）时，柴油机自动进入自动怠速工作状态（转速下降），直至冷却液温度降至正常温度为止。

发动机数据线布置图,2.5发动机故障诊断INSITE是一种基于windowsPC的维修工具，用于康明斯Quantum发动机，它可以帮助对Quantum发动机进行故障判断和维修。

该工具能进行诊断和编程,也可以通过指示灯读取故障代码.故障检测在设备自己工作期间，当钥匙开关处于ON位置时检测故障。

如果此时故障变为现行故障（当前检测到），存储器中就会记录故障，同时记录发动机参数速录数据。

另外根据现行故障的严重程度，特定的故障可能会使警告指示灯（黄色）或停机指示灯（红色）、保指示灯或燃油含水（WIF）指示灯变亮。

闪烁故障代码可通过诊断开关或油门踏板进入故障代码闪烁模式。

要进入故障代码闪烁模式，钥匙开关必须处于ON（接通）位置并且发动机停机。

使用诊断开关进入该模式时，在诊断开关转到ON位置后，ECM将自动闪烁第一个故障代码。

诊断增加/减少将向前或向后调整现行故障代码。

左操作面板故障指示灯主要对发动机进行以下报警左操作面板第一个红色故障指示灯为发动机停机指示灯,它的特性是闪烁诊断故障代码和发动机保护。

左操作面板第二个黄色故障指示灯为发动机警告指示灯,它提供重要的操作者信息和描述诊断故障代码。

本装置自动查找故障，根据测得的故障参数找出发生故障的部位，并能查询某个故障发生的时间及某个时间内所发生的故障名称。

代码的两种读取方式,代码查询方法:

代码详情见,使用INSITE软件读取代码,应用-该连接器与一个康明斯维修工具相连接，例如Insite，允许进行维修、参数调整、以及标定下载。

每个设备上都需要一个数据通信接口连接器。

硬件-该连接器为9-针DeutschHD10系列连接器。

有两种类型的端子，一种是实心的，一种是冲压成形的.,数据通信接口连接器,三一重机有限责任公司,品质改变世界,2.7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，一旦发生异常能及时报警，并指出故障部位，从而可及早清除事故隐患，减少维修时间，降低保养和维护费用，改善作业环境，提高作业效率。

其硬件主要由控制器和显示屏为系统核心，辅以其他检测和保护控制元件，实现对控制对象的各种监测目的,故障诊断报警系统结构图,SANYHM,三一重机有限责任公司,品质改变世界,显示屏界面如下,界面1：

主画面,代码显示区,界面3：

模拟量监测表,界面2：

输入点状态,三一重机有限责任公司,品质改变世界,5）可以对液晶屏进行翻屏操作，可查阅采集的各路参数的具体数值或者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之后，原工作模式自动消除。

每次重新启动挖掘机后，功率模式重新回到S（标准）模式。

7）每次重新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）每次重新启动挖掘机后，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。

三一重机有限责任公司,品质改变世界,本监控报警系统各功能显示方式、采集信号具体情况列表如下：

三一重机有限责任公司,品质改变世界,发动机的标定器使用手法,1、模式按钮2、转速调节旋钮3、AI转速确认键4、L转速确认键5、S转速确认键6、H转速确认键,1、将模式开关1搬到上方，将转速调节旋钮2左旋到底，上电；2、调节转速到需要转速；3、按下5、6、7、8模式键中任意一键，当前数值被作为此模式下最高转速；4、转速在中间LED显示框中；5、关电；6、将模式开关1搬到下放，上电；7、标定完成。

三：

泵阀控制部分,根据泵阀可以分为极限功率控制负流量控制正流量控制,极限功率控制的特点:

泵为单比例阀,控制前后泵的总输入功率负流量控制特点：

双比例阀负反馈压力控制泵排量合流由液压系统控制，电气不参与控制正流量控制特点：

.双比例阀检测手柄开度，控制泵排量电气参与合流控制,自动怠速的控制,负流量液压系统:

检测九个压力信号，任何一个开关打开，退出自动怠速正流量液压系统：

检测九个先导压力信号，任何一个大于公斤，退出自动怠速,功率控制系统挖掘机配备工作模式控制系统，可以使操作者根据作业工况不同，选择适合的作业模式，使发动机输出最合理的动力。

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，原工作模式自动消除。

H模式（重载）：

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（标准）：

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（轻载）：

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%;,2.8.2功率优化系统,该功率优化系统采用闭环控制，工作中它能根据发动机负荷的变化，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，控制器即对发动机采取分段功率控制，不再追求完全用足发动机功率，而是根据具体的工作状况设定发动机的工作能力，减轻发动机的工作强度，使发动机稳定地运行在经济工况点上。

该系统由恒功率泵、模式阀组（功率阀）、发动机电控单元ECM、控制器、显示屏及3个压力开关组成。

ECM用以提供发动机的实际转速。

发动机速度是由电子信号控制的，而不是由机械联动装置的位置控制，总线油门特性将过滤后的油门信号转换为需要的油门百分比，然后转换成相应的供油控制执行器指令。

通过发动机的实际转速与空载转速测量实时负荷大小，由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。

四电气系统技术保养,挖掘机的电气系统必须始终处于完好状态，烧断或腐蚀的保险丝和灯泡必须立即更换。

1、蓄电池的保养为了使蓄电池能正常的供电，必须随时保持清洁，特别是电极和电线夹头应定期清理。

2、更换保险丝更换保险丝前必须先检查各有关电路是否短路或过载。