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SYC挖掘机电气控制系统培训教材(二)1. SYC挖掘机电气控制系统简介- SYC挖掘机电气控制系统是挖掘机的重要组成部分之一，它负责控制挖掘机的各种动作。
- 电气控制系统由控制器、传感器、执行器、电源等多个部分组成，它们协同工作，完成挖掘机的各种操作。
- SYC挖掘机电气控制系统具有高度的智能化，能够自动调节挖掘机的工作状态，提高工作效率，降低能耗。
2. SYC挖掘机电气控制系统的基本原理- SYC挖掘机电气控制系统的基本原理是通过传感器采集挖掘机的工作状态信息，然后将信息传输给控制器进行处理。
- 控制器根据传感器采集到的信息，判断挖掘机当前的工作状态，并发出相应的指令，控制执行器完成相应的操作。
- SYC挖掘机电气控制系统采用数字化控制技术，具有高度的可靠性和精度。
3. SYC挖掘机电气控制系统的维护与保养- SYC挖掘机电气控制系统的维护与保养非常重要，可以延长挖掘机的使用寿命，提高工作效率。
- 定期检查电气控制系统的连接线路，保证连接牢固可靠。
- 定期清洗电气控制系统的传感器和执行器，保证其正常工作。
- 定期更换电气控制系统中的易损部件，如保险丝、继电器等，以保证系统的正常运行。
4. SYC挖掘机电气控制系统的故障排除- SYC挖掘机电气控制系统故障的原因有很多，如传感器故障、执行器故障、电源故障等。
- 在故障排除时，需要先通过检查故障代码或故障指示灯来确定故障的位置。
- 然后根据故障现象和故障代码，逐步排查故障原因，最后进行维修或更换故障部件。
5. SYC挖掘机电气控制系统的未来发展趋势- 随着挖掘机智能化程度的不断提高，SYC挖掘机电气控制系统也将不断发展和创新。
- 未来，SYC挖掘机电气控制系统将更加智能化、集成化，能够实现更加精准的控制和更高效的工作。
- 同时，SYC挖掘机电气控制系统还将更加注重环保和节能，减少能源消耗，降低对环境的影响。
三一重机挖掘机电控系统技术资料1简介：液压挖掘机电气控制系统主要是根据发动机、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、开关量的检测并将检测数据输入给挖掘机的专用控制器（Electronic Power System）, 控制器综合各种测量值、设定值和操作信号后发出相关控制信息, 对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
电气控制系统具有以下功能:l 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。
l 检测和保护功能: 通过一系列的传感器、油压开关、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。
l 照明功能: 主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。
l 其它功能: 主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。
2系统组成及原理:SY200C6挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、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。
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。
l蓄电池: 采用12V 120AH免维护型蓄电池, 2组串联。
l发电机：27V 35A交流发电机, 由柴油机自带, 内置硅整流电路及电压调节器, 带有频率输出。
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, 当发电机电压尚未建立时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, 使发电机迅速建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。
l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。
挖掘机自动控制系统原理
挖掘机自动控制系统主要基于传感器、执行器和控制器三个基本组成部分来实现。
1. 传感器：传感器用于感知挖掘机的工作状态和环境信息，如位置、速度、力量、姿态等。
常见的传感器包括位移传感器、速度传感器、力传感器、陀螺仪等。
2. 执行器：执行器用于控制挖掘机的运动和动作，包括马达、液压缸、电机等。
通过控制执行器的运动来驱动挖掘机进行挖掘、转向、提升等操作。
3. 控制器：控制器是系统的中枢，接收传感器的信号并进行处理，然后输出控制信号给执行器。
控制器可以采用单片机、PLC、电脑等实现。
控制器根据预设的算法和控制策略，对传
感器信号进行处理和分析，然后根据结果生成相应的控制信号。
整个系统的工作原理可以简单描述为：传感器感知挖掘机的状态和环境信息，传输给控制器；控制器根据预设的算法和策略对传感器信号进行处理和分析，生成相应的控制信号；控制信号通过执行器驱动挖掘机的运动和动作，从而实现自动控制。
随着科技的发展，挖掘机自动控制系统采用了越来越先进的技术，如机器学习、人工智能等，以提高挖掘机的精度、效率和安全性。
挖掘机电气与电子控制系统的设计步骤摘要：随着现代挖掘机对节能、环保及操作人性化的要求，对挖掘机电气控制系统提出了越来越高的要求；另一方面，电液比例控制技术、微电子技术、通信技术的发展，为挖掘机电气系统的发展提供了强大的技术支撑，从而推动了挖掘机电气与电子控制系统的飞跃发展。
关键词：电气、控制、设计、监控1引言挖掘机电气与电子控制系统的功能主要实现挖掘机的控制及工作状态监测。
包括发动机电路、液压系统、仪表电路，必要的整车电气线路（如灯具、喇叭、雨刮器、空调等的线路），随着挖掘机技术的发展，对挖掘机电气与电子控制系统的要求也越来越高，合理的设计步骤是产品质量保障的基础。
2挖掘机电气与电子控制系统的需求在设计挖掘机电气与电子控制系统之前，必须清楚挖掘机电气与电子控制系统的详细技术要求，这些要求包括以下方面：1.满足挖掘机整车安全可靠运行的要求电气与电子控制系统必须对影响整车安全可靠运行关键参数进行监测、监控，并通过电子监控系统让操作人员清楚整车运行状态是否正常。
1.满足挖掘机整车各项控制功能的要求现代挖掘机控制系统越来越复杂，许多功能都是通过电控系统实现的，如发动机的功率模式控制、液压泵功率调节、行走速度的控制等。
另外，挖掘机整车还需要配备完善的电气附件，如车灯、雨刮器，电气系统的设计必须满足这些功能要求。
1.满足操作舒适性要求操作舒适性一方面要求电气系统人机操作界面友好，易于识别，操作方便；另一方面要保障操作人员身心舒畅，如配备空调和音响系统，给操作人员创造舒适的操作环境，提高工作效率。
1.满足人机工程学的要求挖掘机电气与电子控制系统许多部件安装在司机室中，其安装、布局必须与司机室内其他部件有机结合，使司机室内整体布局美观、协调，电气与电子控制系统人机工程设计的优劣是评价系统设计水平的重要方面。
1.满足电磁兼容性要求电磁兼容性是指设备或系统在所处电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。
智能挖掘机设计与控制系统一、引言智能挖掘机作为一种新型的挖掘机设备，得益于先进的技术手段，能够实现更加灵活高效的挖掘操作，对于建筑工地、矿山等领域的挖掘作业具有重要的意义。
本文将介绍智能挖掘机的设计与控制系统。
二、设计系统智能挖掘机的设计系统可以分为软件系统和硬件系统两部分。
软件系统主要进行控制策略的设计和调试，硬件系统则依赖于相关控制单元对机器的操作实现。
2.1 软件系统软件系统的设计包括底层实时操作系统、中间层控制模块和上层上位机系统。
底层实时操作系统主要是控制机器进行各种动作，如行驶、转弯、挖掘等。
中间层控制模块提供自动控制、导航和自主决策等功能，上位机则用于显示和管理机器状态信息。
整个系统需要实现良好的连接和交互，才能提供高效的控制。
2.2 硬件系统硬件系统主要由挖掘机主体结构、动力系统和控制单元三部分构成。
挖掘机主体结构涉及到各种机械部件的设计和制造，包括机架、旋转系统、工作装置等。
动力系统包括内燃机、电动机、变速器等，为机器提供动力支持。
控制单元包括操纵杆、控制按钮、驾驶室等，驾驶员通过这些控制单元实现对机器的操作。
三、控制系统智能挖掘机的控制系统主要是从底层控制到高层控制全面覆盖的体系，包括传感器、执行机构、控制器和算法决策等四部分。
3.1 传感器传感器是智能挖掘机的关键组成部分，对机器进行各种状态参数的监测，如温度、压力、速度、姿态等，将这些信息传递到控制器中。
常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、温度传感器等。
3.2 执行机构执行机构是机器动作控制的重要支持部分，能够根据控制信号实现机械臂、斗齿等操作。
常见的执行机构包括油缸、电机、齿轮箱等。
3.3 控制器控制器是智能挖掘机的关键部件之一，能够对各种传感器和执行机构进行联动控制，实现机器的自主操作。
控制器的设计需要保证高精度的信号采集以及良好的算法决策。
3.4 算法决策算法决策是智能挖掘机控制系统的智能化核心，能够根据传感器采集的信号和控制器的指令，实现机器的自主决策，将实时的操作需求转化为高效的机器动作，提高挖掘效率和准确率。
全电控挖掘机控制原理
1.系统采用模块化设计，采用微处理器控制，各控制单元之间进行信息交换，实现数据共享。
2.采用分级控制，即根据发动机转速、燃油喷射量和行驶速度的不同，将发动机划分为几个不同的工作区间。
3.发动机转速和喷油量控制采用了转速闭环调节方法，以达到发动机转速和喷油量精确匹配的目的。
4.为了保证整机工作质量，降低油耗和排放，在电控系统中增加了燃油质量跟踪系统和排放控制系统。
5.根据用户对整机性能的要求，可选择不同的操作模式，如标准模式、节能模式、经济模式等。
6.驾驶员可通过遥控器对发动机和液压泵进行独立的控制，以适应不同的作业工况。
7.操纵手柄上有三个按钮：起动（ON）、工作（OFF）和停止（OFF）。
在启动按钮下还有一个指示灯，当该指示灯亮时表示启动已完成，该按钮为开/关控制开关；在工作/停止按钮下有一个指示灯，该指示灯为工作模式控制开关；在停止按钮下有一个指示灯。
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挖掘机控制系统沈阳航空航天大学北方科技学院摘要：进入21世纪以来，随着我国经济的高速发展，大规模土木工程建设越来越多，这就需要大量的土石方施工机械为其服务,而挖掘机作为土石方施工机械的一种, 显得越来越重要。
本系统就是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制。
本文在介绍挖掘机的工作原理的基础上，采用PLC对下位机进行控制，包括硬件和软件的设计，实现了挖掘机的自动和手动控制，使挖掘机能够完成预先设计好的动作，提高工作效率，节约成本，把人从枯燥的工作中解放出来。
在此设计的基础上，本文采用了组态王6.52对挖掘机控制系统进行上位端设计，使操作人员对挖掘机进行远程监控，远离危险区域，避免在危险区域中施工造成不必要的人员伤亡。
最后本系统采取了相应的抗干扰措施，提高了系统的工作稳定性，使挖掘机达到了较为理想的控制效果。
关键词：挖掘机；组态王；PLC1、绪论1.1、挖掘机的发展动态挖掘机应用面广，使用量大，在工程机械市场占有很重要的地位，目前已成为工程机械第一主力机,挖掘机模仿人体构造，有大臂小臂和手腕，能扭腰旋转和行走，具有较长的臂和杆，可做空间六自由度动作，配装上各种工作装置能进行立体作业这种带有类似人类基因的挖掘机已成为人类工程建设中的主要伙伴之一，也被称为土建机械手，是建设机器人的代表正因为挖掘机通用性强，作业范围广，所以被认为是多功能的工程机械挖掘机和液压传动紧密地联系在一起，挖掘机作业动作多，运动复杂多样，所需功率大，而液压传动的特点是功率密度大，布置简单灵活，操纵容易方便，很适合挖掘机多处需要动力驱动各种工作装置的要求，是挖掘机理想的传动装置，是挖掘机基础, 同时，挖掘机对液压技术也提出了各种各样更高层次的性能要求，推动了液压技术的发展，促进了液压元件高压化多样化小型化发展从某些方面而言，挖掘机引领着液压技术发展的潮流此外，挖掘机作业过程中要求高效快速，因为作业动作的复杂性和操纵控制的困难性，只有采用先进的电子控制才能解决，所以挖掘机又成为工程机械中采用电子技术的代表，对发动机液压泵阀和马达都要控制，从个别控制发展到全面综合控制，从人工选择控制发展到智能自动控制许多的IT（信息）技术光测和光控技术以及远距离通讯（ CT通信）技术等都已用于挖掘机上。
1.2、我国挖掘机的现状早在1954年我国就已开始生产机械式挖掘机，当时的抚顺重型机器厂(抚顺挖掘机厂前身)引进前苏联的机械式挖掘机W10012和W5012等国际20世纪30－40年代的产品。
由于国家经济建设的需要，后又发展10余家厂生产，到1966年12年全国共生产了机械式挖掘机3000余台，后又延续生产到八十年代初。
随着我国液压挖掘机行业国外先进技术的引进和国产液压挖掘机产品的增加和性能水平的提高，开始全面淘汰已生产多年的落后、笨重的中、小型机械式挖掘机。
1.3、挖掘机的分类1.3.1、挖掘机分类一：常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。
其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。
1.3.2、挖掘机分类二：按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。
1.3.3、挖掘机分类三：按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。
机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。
1.3.4、挖掘机分类四：按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别。
1.4、PLC的发展及应用长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。
其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。
另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。
PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。
PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。
大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。
在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。
随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。
对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。
此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。
2、挖掘机控制系统的硬件设计2.1、系统的工作原理本系统主要是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制，通过控制四个直流电机的正反转来实现挖掘机的基本动作。
本系统能手动完成八个基本的机械动作，分别是前进、后退、左拐、右拐、左转、右转、下挖、上扬，并通过这八个基本动作组合出一套完整的自动挖掘过程动作，从而模拟出现实工业现场环境中挖掘机挖掘的整个过程。
2.2、PLC的工作原理可编程序控制器主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入/输出部件（I/O单元）、电源和编程器几大部分。
可编程序控制器控制系统示意图如图2.2.1所示。
按钮电源电源PLC 控制系统示意图图3-1图2.2.1 PLC 控制系统示意图可编程序控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN ）状态和停止（STOP ）状态。
在运行状态，可编程序控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。
为了使可编程序控制器的输出及时的响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP 工作状态。
除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段如图2.2.2所示。
图2.2.2 扫描过程可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。
由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入—输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。
在内部处理阶段，可编程序控制器检查CPU 模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些其它的内部工作。
在通信服务阶段，可编程序控制器与其它的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。
当可编程序控制器处于停止（STOP）状态时，只执行以上的操作。
可编程序控制器处于运行（RUN）状态时，还要执行另外三个阶段的操作。
在可编程序控制器的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。
可编程序控制器梯形图中别的编程元件对应的映像存储器统称为元件映像寄存器。
在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器。
外接的输入触点电路接通时，对应的输入映像寄存器为“1”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开。
外接的输入触点电路断开时，对应的输入映像寄存器为“0”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。
在程序执行阶段，外部输入信号的变化不影响输入映像寄存器的状态，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。
可编程序控制器的用户程序有若干条指令组成，指令在存储器中按序号顺序排列。
在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束。
在执行指令时，从输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件的“0”/“1”状态读出来，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算结果写入到对应的元件映像寄存器中，因此，各编程元件的映像寄存器（输入映像寄存器除外）的内容随着程序的执行而变化。
在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的“0”/“1”状态传送输出锁存器。
梯形图中输出继电器的线圈“通电”时，对应的输出映像寄存器为“1”状态。
信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。
若梯形图中输出继电器的线圈“断电”，对应的输出映像寄存器为“0”态，在输出处理阶段后，继电器输出模块中对应的硬件继电器的线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。
2.3、PLC的选型S7-200系列是一类可编程逻辑控制器(Micro PLC)。
这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，S7-200 Micro PLC具有紧凑的设计、良好的扩展能力、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200近乎完美地满足小规模的控制要求。
紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令集使得S7-200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。
S7-200产品的多样化以及基于Windows的编程工具，能够更加灵活地完成自动化任务。
S7-200的用户程序包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及其它模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。
紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为本系统的理想解决方案。
S7-200出色表现在极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O，最多有30多KB 程序和数据存储空间。
S7-200有5种CPU模块分别是：221、222、224、224XP、226，根据系统的需要所以选用CPU224的主机模块。
CPU224是具有较强控制功能的控制器，14入/10出数字量，6个高速计数器，6路30kHz单相高速计数器，4路20kHz 双相高速计数器。
2.4、系统的资源分配根据系统的需要，输入点10个分别是I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、I1.0、I1.1，输出点8个分别是Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7 。
I/O分配如表2.4.1和2.4.2所示。
表2.4.1 输入地址分配表表2.4.2 输出地址分配表2.5、系统的外部接线图通过控制盒连接S7-200，然后操作控制盒来控制挖掘机，如图2.5所示。
图2.5 外部接线图2.6、硬件的抗干扰措施随着工业设备自动化控制技术的发展，可编程序控制器(PLC)在工业设备控制中的应用越来越广泛。
