挖掘机工作装置控制系统的模块化设计

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挖掘机工作装置数学建模及控制研究

2）容腔总容积
Vt 液压缸有效面积（活塞行程+阀至缸间管路折算距离） =A ( H 0.015) =4.40 10-3 （0.585+0.015） =2.64 10-3m3 3）液压缸固有频率
4 7 108 4.40 103 4 e A2 h 202.65 Vt m 2.64 103 500
2
动
臂液压缸的传递函数
斗杆液压缸的缸径 D 80mm 、活塞杆直径 d 450mm 、形成 H 660mm ，活塞杆及负载的质量 m 500kg 。 1）活塞平均面积
2 2 A (D d ) 2 2 (0.08 0.045 )
4
4
3.44 103 m2
第一章挖掘机工装轨迹控制的机电液系统介绍
1.1 单斗液压挖掘机的机械模型简介
本次课程设计的液压挖掘机是针对学校的实验室用的样机模型，其容量为 0.01 立方米，动臂和斗杆为四连杆机构，动臂、斗杆和铲斗均由液压缸驱动，它们之间以销轴连接。在动臂和斗杆的销轴上分别安装了角度传感器，用以检测相对位角。模型不具备回转机构，无回转功能。其结构简图如图 1-1 所示，其参数如表 1-1 所示。
根据上述方程，可得出斗尖的在每一点时的动臂、斗杆的角度序列。利用 matlab 解上述方程组，得到 10 组数值解如表 2-2 所示。表 2-2 运动学逆问题求解 y z
2
3
-131.18 -130.40 -129.46 -128.37 -127.14 -125.79 -124.32 -122.73 -121.04 -119.25
为获取斗尖包络区域，为下面轨迹位置选择提供参考，取动臂转角范围为 50 ~ 67 步长为 1 ；斗杆转角范围为 140 ~ 23 ，步长为 1 ，利用 Matlab 做出斗尖所能达到的位置，如图 2-2。

浅谈挖掘机控制系统的模块化设计

作者：谭寿干
作者机构：玉柴重工(常州)有限公司
出版物刊名：科学中国人
页码： 28-28页
年卷期： 2014年第7X期
主题词：挖掘机控制系统模块化设计原理功能系统组合
摘要：对于挖掘机来说,控制系统即相当于人类的大脑,起到着绝对性的支配作用,所以我们在生产制造挖掘机的过程中,一定要提高对挖掘机控制系统的重视程度。

面临这一趋势,笔者在对当前我国在挖掘机控制系统模块化设计上充分了解的同时,也根据个人的一些实际工作经验对这一话题展开详细的探讨,首先对先进的挖掘机液压控制系统进行一定的描述,再对控制系统的原理和功能展开论述,然后再对系统组合设计进行探讨,希望可以促进我国挖掘机控制系统的不断进步,在降低研制成本以及风险的同时,提高挖掘机的使用性能。

机械机电系统的模块化设计与集成技术

机械机电系统的模块化设计与集成技术
机械机电系统的模块化设计与集成技术是一种通过将系统分解成独立的模块，然后将这些模块集成在一起来实现整体功能的设计方法。

这种方法可以提高系统的灵活性、可靠性和可维护性，同时也能减少系统的设计和制造成本，加快产品的研发周期。

在机械机电系统的模块化设计中，首先需要对系统进行功能分析，确定系统的各个功能模块。

然后针对每个功能模块进行设计，保证模块之间的接口标准化和互换性。

这样可以实现模块的重复利用，减少重复设计的工作量，提高系统的设计效率。

同时，模块化设计还能使不同团队并行开发各自的模块，加快整个系统的开发进度。

在模块化设计的基础上，机械机电系统的集成技术也显得尤为重要。

集成技术是将各个模块有效地组合在一起，确保它们能够协同工作，实现系统整体的功能。

在集成过程中，需要考虑模块之间的通信接口、电气连接、物理连接等问题，确保各个模块之间的协同工作。

同时，还需要进行系统级的测试和验证，确保整个系统能够正常工作。

总的来说，机械机电系统的模块化设计与集成技术可以提高系统的灵活性和可靠性，降低设计和制造成本，加快产品的研发周期。

通过合理的模块划分和有效的集成方法，可以实现系统功能的快速扩展和定制化，满足不同用户的需求。

因此，模块化设计与集成技术在现代工程领域中具有重要的应用前景和发展潜力。

前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现

前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现前装挖掘机是工程施工中常用的机械设备，其工作效率和作业质量直接影响到工程进度和质量。

然而，传统的前装挖掘机操作方式为手动控制，工作效率低下、易受操作人员水平影响等问题普遍存在。

为了提高前装挖掘机的工作效率和自动化水平，智能化技术得到了广泛的应用和推广。

本文将重点介绍前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现。

一、概述前装挖掘机智能辅助控制系统是采用计算机控制技术和自动化技术将前装挖掘机实现智能化操作和协同控制的系统。

主要包括图像采集模块、传感器模块、运动控制模块、通信模块和人机交互模块等几大模块。

其中，图像采集模块负责通过摄像头或雷达等设备实时获取挖掘机周围的环境信息。

传感器模块负责获取挖掘机的姿态、速度、加速度等信息。

运动控制模块通过控制挖掘机的动力系统和液压系统来驱动挖掘机做出相应的动作，以达到完成给定任务的目的。

通信模块负责将各个模块获取的数据通过网络传输到中心控制器并进行实时处理分析。

人机交互模块则是挖掘机操作员向智能辅助控制系统发出指令，对系统进行控制和监控。

通过这些模块的协同工作，智能辅助控制系统可以实时对挖掘机的动态状态进行监控，从而准确地掌握挖掘机的运行情况，为挖掘机的操作和控制提供有效的参考和支持。

二、系统设计前装挖掘机智能辅助控制系统的设计包括两个方面，一是算法设计，二是系统硬件设计。

算法设计算法是智能辅助控制系统的核心之一，它在系统中占据着至关重要的地位。

本系统中，采用了支持向量机(SVM)、神经网络、遗传算法等多种算法进行数据处理和分类等操作。

具体来讲，运用支持向量机对采集到的图像信号进行分类分析，对前装挖掘机前面和旁边的障碍物进行识别和判断，从而指导挖掘机的操作方向。

同时，采用神经网络对挖掘机的动态参数进行分析和预测，以实现挖掘机行动轨迹的优化和运动控制。

此外，还运用遗传算法对系统进行优化和改进，提高系统的适应性和智能化水平。

系统硬件设计系统硬件设计包括了人机交互模块、图像采集模块和运动控制模块三部分。

挖掘机工作装置的优化设计与分析

挖掘机工作装置的优化设计与分析随着工程机械的迅猛发展和技术的不断创新，挖掘机作为一种重要的建筑工程设备，在各个行业中应用广泛。

挖掘机的工作装置是其核心组成部分之一，对于挖掘机的性能和效率起着至关重要的作用。

本文将从挖掘机工作装置的结构、功能以及优化设计三个方面进行探讨，并分析其对挖掘机整体性能的影响。

挖掘机工作装置的结构主要包括臂架、斗杆、斗杆缸和斗杆油缸。

臂架是挖掘机工作装置的主支架，负责支撑挖掘机的重要零件。

而斗杆则是挖掘机工作装置中的伸缩部分，负责根据需要调整工作范围和深度。

斗杆缸和斗杆油缸是控制斗杆伸缩和旋转的核心液压元件。

这些部件相互配合，构成了挖掘机工作装置的完整结构。

挖掘机工作装置的功能主要有两个方面：一是挖掘和填埋，二是装载和运输。

在挖掘过程中，挖掘机工作装置通过支撑零件和伸缩部分的组合运动，可以根据需要进行不同范围和深度的挖掘。

在填埋过程中，挖掘机工作装置可以将挖掘出来的土石料重新倒入地下或者其他指定位置。

而在装载和运输过程中，挖掘机工作装置可以将挖掘出来的物料装入到运输车辆中，然后进行运输。

挖掘机工作装置的优化设计是提高挖掘机性能和效率的重要手段。

一方面，优化设计可以通过改变工作装置结构和组件的材料、形状和尺寸等因素，提高工作装置的强度和稳定性，减少振动和噪音。

另一方面，通过优化设计可以改进工作装置的液压系统，提高其对液压油的利用率，减少能量损失，降低工作装置的能耗。

此外，优化设计还可以提高工作装置的操作性和控制性，使操作员更加方便和灵活地控制挖掘机。

此外，挖掘机工作装置的优化设计还需要综合考虑挖掘机的使用环境和工作要求。

例如，在油气管道和电力管线等狭小空间内作业时，挖掘机工作装置需要更加灵活和精确，以便在有限空间内完成复杂的挖掘任务。

而在大型土地开垦和矿山开采等开放空间作业时，挖掘机工作装置则需要更加稳定和耐久，以应对高强度和长时间的工作。

综上所述，挖掘机工作装置是挖掘机的核心组成部分，对挖掘机的性能和效率起着至关重要的作用。

掘进机电控系统监控模块的设计

第２期（总第２１３期）２０１９年４月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．２Ａｐｒ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１９）０２－０１７４－０２掘进机电控系统监控模块的设计张景超（晋煤集团，山西　晋城　０４８０００）摘要：针对现有掘进机电控系统存在故障预警方面的不足，结合挖掘机电控系统的工作原理，围绕其关键元器件进行监控模块设计，运用ＰＬＣ对多个监控模块信息进行汇总判断，完成对整个电控系统的监控。

通过元器件监控流程模拟，达到了提前发现和提醒系统故障的目的。

关键词：掘进机；电控系统；关键元器件；监控模块中图分类号：ＴＰ２７３∶ＴＤ４２１．５文献标识码：Ａ收稿日期：２０１８－０７－２６；修订日期：２０１９－０１－２４作者简介：张景超（１９９０－），男，山西运城人，助理工程师，本科，主要从事掘进机电控系统维修方面的工作。

０　引言随着掘进机技术的不断发展，其电控系统的复杂性越来越高，而ＰＬＣ的广泛使用，使得电控系统中各个零散的元器件集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，实现了掘进机集中、高效和便利的控制。

但是，当电控系统发生故障时，由于元器件的多样性和自身监控系统的缺失，使得故障排除更难、更复杂，存在着故障重复检测的情况。

本文正是基于这一情况，进行了电控系统监控模块的设计。

１　掘进机电控系统工作原理目前，掘进机电控系统一般是以ＰＬＣ模块为控制核心，由传感器、控制器和执行器等组成，如图１所示。

其工作原理为：由控制器发出控制信号，经ＰＬＣ模块接收后进行信号运算，然后发出执行信号控制执行器动作。

传感器负责收集掘进机状态信号，然后发送至ＰＬＣ模块，由ＰＬＣ模块进行对比、计算，并按照不同情况，控制执行器进行相应动作。

图１　掘进机电控系统工作原理图以金鼎天地公司１２０型悬臂式掘进机为例，其电控系统结构如图２所示。

现掘进机电控系统中，控制器主要有瓦斯断电仪、急停按钮和操作台等；执行器主要有断路器、电铃、车载ＬＥＤ灯和显示屏等；传感器主要有电压互感器、综合保护器等。

挖掘机工作装置模块化划分方法

ａｈｏｔｔｏｐｉｃｉｎｔｈｅｍｏｄｅｒｎ出ｓａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒｉｓａｋｉｎｄｆｌｏａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄ
ＴｈｅＭｅｔｈｏｄｏｆＭｏｄｕｌａｒＤｉｖｉｄｉｎｇｆｏｒｔｈｅＥｘｃａｖａｔｏｒＷｏｒｋｉｎｇＤｅｖｉｃｅ
ＤＩＮＧＹｕｅ，ＹＵＡＮＭｉｎｇ－ｈａｉ，ＤＡＩＺｈｉ－ｙｏｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｈｏｔｒｅｎｔｈｅｃｙｃｌｅｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｅｓｉｎｇｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｓｉｎｇｈａｓｂｅｃｏｍｅ
ａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｒｐｉａｄ如ｓｏｆｅｘｃａｖｔａｏｒｗｏｒｋｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，ｉｔｍａｋｅｓｍｏｄｕｌｒａｄｉｖｓｉｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｘｃｖａａｔｏｒｗｏｒｋｉｎｇｄｅｖｉｃｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｄｉｖｓｉｉｏｎｔｏｂｅｍｏｒｅｒｅｓｏａｎａｂｌｅ，ｉｆｒｓｔｌｙｉｔｔｋｅａｓｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃｈｉｅｒｃｃａｈｙｐｒｏｃｅｓｓｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅｈｉｅｒａｒｃｈｙｓｔｒｕｃｔｕｒｌａｍｏｄｅｌｎｄａｃｏｎｓｔｒｃｔｕｓｔｈｅｊｕｄｇｍｅｎｔｍａｔｒｉｘｔｏｃｌａｃｕｌｔａｅｔｈｅｗｅｉｇｈｔｃｏｅｆｉｃｆｉｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｒｒｅｌｔｉａｏｎ

基于模块化系列化的掘进机的设计

基于模块化系列化的掘进机的设计模块化、系列化设计的掘进机可以提升掘进机的适应性、扩大它的使用的范围，能够发挥机器的有效作用，可满足操作者更多要求，这是一个非常实用的课题。

此文根据模块化设计和系列化设计原则，研究了部分断面掘进机主要机构的设计方案，提出了改进设计的方法，所得结论对于新型掘进机的设计、性能的改善、工作效率的提高都具有一定的指导意义。

标签：掘进机;适应性;模块化设计;系列化设计1 掘进机的简单介绍掘进机是一种被广泛用于矿井掘进、地铁、隧道以及桥梁等工程中对石头、土、煤炭等物质能切割、转载运输、喷雾灭尘、截割、调动行走和装载的联合机组，对我国经济的蓬勃发展有着不可或缺的作用，在国民经济建设中占有日益重大的比例。

然而，因为我国现有的掘进机在使用范围上都有一定的限制，导致了较低的工作效率而不能完全满足各个客户对掘进机的各种需求，所以，为了提高掘进的对环境的普适性而对掘进机进行系列化和模块化的设计就显得非常有必要。

本文通过对系列化和模块化设计的方法理论描述，对掘进机主要构件的设计方案进行了探究，并对现有掘进机的设计提出了相应的改进建议。

2 悬臂构件的设计悬臂构件是决定掘进机的截割能力、运行速度和结构从而直接影响整个掘进机工作稳定性、效率以及能力的起到关键作用的工作装置。

横轴式和纵轴式这两种各有特点的工作构件一般出现在一些断面掘进机中。

而根据实践中生产的要求，我们应该设计出一种能在横轴和纵轴两种模式间按需自由切换构件来供用户在实际生产活动中依据实际情况进行调节，此外，为了能在不改变整个掘进机外形尺寸的前提下使得该构件可以直接与掘进机机身进行连接，该构件应当与之前传统的悬臂构件具有相同的尺寸和连接方式。

更进一步，还应研制出相应不同种类可根据实际生产环境地质特点（如煤、石头或土等）来进行相应调整或调换从而实现有效截割的截割钻头以及不同的破碎刀具（如刀型截齿或镐型截齿等）和不同形状的截割头或刀具，供各种用户方便使用。

控制系统的模块化设计与应用研究

控制系统的模块化设计与应用研究随着现代科技的发展，控制系统在工业自动化制造中扮演着越来越重要的角色。

为了提高控制系统的可靠性、稳定性和可维护性，控制系统的模块化设计成为了不可或缺的一环。

本文将从控制系统模块化设计的原理、应用案例以及未来发展趋势三个方面进行探讨。

一、控制系统模块化设计的原理在传统控制系统中，所有的控制功能都会被集成在一台设备或者一个程序中，这种设计方式遇到了很多问题。

例如，在系统故障的情况下，我们很难准确定位问题所在，也很难快速排除故障。

此外，传统控制系统的扩展性也很差，无法根据实际需要快速修改或者增加新的功能模块。

为了解决这些问题，控制系统的模块化设计开始被广泛应用。

模块化设计的主要原理在于，将不同的控制功能分离成独立的模块，通过模块之间的通信实现控制功能。

每个模块都有相应的接口，可以方便地进行组合和拆卸。

控制系统中的每个模块都可以独立运行，相互之间没有依赖关系，因此可以有效提高整个控制系统的可靠性和稳定性。

二、控制系统模块化设计的应用案例控制系统模块化设计在工业自动化领域得到广泛的应用。

以汽车制造行业为例，传统的生产线需要大量的人力资源来完成车身焊接、涂装、组装等工艺过程。

这些生产线通常由数百台设备和大量的传感器、执行器等元件组成。

其中涂装机器人、输送设备、激光焊接机器人等等都可以看作是控制系统的模块。

通过模块化设计，我们可以将所有的控制功能分离成独立的模块，实现一个模块的独立升级和维护。

这不仅可以提高生产效率，而且可以有效降低维护成本。

除了工业自动化制造领域，控制系统的模块化设计也成功地应用在了智能家居、医疗设备、机器人等领域。

例如，智能家居系统中的智能灯具、温控器、智能插座等都是控制系统的模块，通过模块化设计实现了相互独立和协作工作。

三、控制系统模块化设计的未来发展趋势随着物联网技术的不断发展，未来的控制系统将更加智能化和集成化。

控制系统模块化设计将更加注重模块之间的互联互通，从单一的控制模块逐渐演变为多模块、跨领域控制系统。

挖掘机全功率控制系统原理框图

挖掘机全功率控制系统
在控制器内,已经把发动机特性曲线输入到电脑板内部存贮器中。这条曲线就是发动机油门开度与发动机对应的理论转速之间的关系曲线,而发动机转速传感器能够测出发动机实际的转速。当操作人员给定了发动机的工作模式后,也就相应给定了发动机的工作转速,通过电脑板把一个相应的电信号送给油门控制电机,使油门达到一定的开度,同时电脑板也输出一个信号控制比例电磁阀；当挖掘机开始工作后, 控制器对发动机转速进行实时采样,得到发动机的实际转速,
功率控制过程简介
油转速传感器泵
发动机
执行器
控制阀
传感器模拟量和开关量显示其它油路手柄控制
反控制馈
电脑板
油门拨盘
控制过程图
其它传感器
经电脑板CPU单元对发动机理论转速和实际转速进行对比, 如果理论转速比实际转速小,说明发动机负荷小,也就是说外负荷小,这时可以加快速度工作,也就是需要增大油泵排量。此时,控制器就会增大控制比例电磁阀的电流来增大油泵的排量；反之,如果理论转速比实际转速大,说明发动机负荷大,亦即外负荷大,这时必须减小油泵排量,此时,控制器就会通过减小控制比例电磁阀的电流来减小油泵的排量。通过检测手柄压力传感器,实现自动怠速及自动怠速解除功能；通过检测其它传感器,实现模拟量和开关量的显示和实现故障报警功能。
通信接口电路
功率输出驱动保护电路
功率输出电路驱动接口电路
中央处理器（带 12 位 A/D 功能的 MCU 片上系统）驱动电路模拟量信号采样调理及保护电路开关量信号采样调理及保护电路
驱动器
油门执行机构
电磁比例阀电源电路
1～n 路
接模拟量传感器

挖掘机智能控制系统的设计及应用

随着我国基础建设的高速发展，工程机械产业也得到飞速发展。国内工程机械的重要组成产品——挖掘机市场销量就从２０００年的７９２６台迅速攀升到２ｏ１４年的８８７００台，十五年间增长了ｌ１－２倍。在需求量不断上升的同时，客户对工程机械性能的要求也不断提高，从原来主要专注于工作效率高转速的单一指标要求，向工作效率高，经济性好、操作舒适、可靠性高、噪音小、排放低等指标要求转变。国内的众多工程机械生产企业相继从国外引进大量先进技术（尤其是智能控制系统方面的技术），以此提高国产工程机械的性能。由于工程机械能量的总利用率低，能量损失巨大，因而节能技术便成为衡量工程机械性能先进性的重要指标。ｌ、挖掘机智能控制系统研究及应用现状国外挖掘机厂商对液压挖掘机的电子控制系统研究和应用的较早，现在应用成熟的如小松一７型的ＣＬＳＳ控制系统、日立的ＩＣＸ控制系统和神钢ＴＴＣＳ控制系统。他们都能根据工作情况设定不同的功率模式，并且在工作
了坚实基础。
１、由单片机组成的ＭＣＵ控制器５，可以根据压力变送器１与压力变送器７采集的柱塞式双联斜盘变量泵２与柱塞式双联斜盘变量泵１Ｏ输出的压力大小。２、通过查找有二维数据组组成的曲线坐标参数，输出相应的电磁比例阀４输出电流，经过功率调节器３与功率调节器９以控制柱塞式双联斜盘变量泵２与柱塞式双联斜盘变量泵１Ｏ输出的流量大小。３、使柱塞式双联斜盘变量泵２与柱塞式双联斜盘变量泵ｌ０的吸收的功率（Ｗ＝ＰｘＱ／－ｑ）保持为一个常量。４、发动机６提供系统动力，先导泵８提供电磁比例阀４的输入压力。５、挖掘机智能控制系统各主要部件的设计

控制系统中的模块化控制设计

控制系统中的模块化控制设计模块化控制设计在控制系统中的应用在现代工业自动化控制领域中，控制系统的设计和实施是至关重要的。

而其中的一个重要方面就是模块化控制设计。

模块化控制设计利用模块化概念将整个系统划分为多个相互独立、可重复使用的模块，从而实现系统的可靠性、灵活性和可维护性。

本文将探讨控制系统中模块化控制设计的重要性以及其在工业自动化领域中的应用。

一、模块化控制设计的重要性在传统的控制系统设计中，通常将整个系统视为一个整体来设计，各个功能模块之间存在着紧密的耦合关系。

这种设计方式存在着以下问题：1. 可维护性差：当系统需要进行维护和升级时，由于模块之间的紧密耦合关系，任何一个功能的改动都可能导致整个系统的不稳定。

2. 可靠性低：由于模块之间的耦合关系，当一个模块发生故障时，可能会影响到其他模块的正常运行，导致整个系统的故障。

3. 灵活性差：在传统设计中，一个功能的改动可能会牵扯到整个系统的重新设计和调试，因此很难实现功能模块的灵活组合和扩展。

而模块化控制设计通过将系统划分为多个相互独立、可重复使用的模块，解决了上述问题。

模块化控制设计的重要性主要体现在以下几个方面：1. 可维护性提高：由于模块之间的解耦，每个模块可以独立进行维护和升级，大大降低了维护和升级的难度。

2. 可靠性增强：模块化控制设计中的每个模块都是独立的，一个模块的故障不会影响到其他模块的正常运行，从而提高了整个系统的可靠性。

3. 灵活性提升：模块化设计使得功能模块可以独立组合和扩展，系统可以根据需求进行灵活的组织和配置。

二、模块化控制设计在工业自动化中的应用模块化控制设计在工业自动化领域中得到了广泛的应用，以下是几个具体的应用示例：1. 工业生产线控制系统：将整个生产线划分为多个模块，如物料输送模块、加工模块、质检模块等，每个模块都有独立的控制器。

这样可以实现生产线的灵活组织和扩展，同时也提高了系统的可靠性和稳定性。

2. 交通信号灯控制系统：将交通信号灯分为多个独立的控制模块，如红灯控制模块、绿灯控制模块、黄灯控制模块等。

挖掘机电气与电子控制系统的设计步骤

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。

智能液压挖掘机控制系统的设计基于PID方法的控制系统

智能液压挖掘机控制系统的设计概述在现代工程领域，液压挖掘机是一种常见而重要的工程机械。

为了提高挖掘机的控制性能和准确性，智能液压挖掘机控制系统逐渐应用于该领域。

本文将介绍一种基于PID方法的智能液压挖掘机控制系统的设计。

PID控制器介绍PID控制器是一种经典的控制器设计方法，它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。

比例控制部分根据目标值和实际值的误差来提供输出信号；积分控制部分将误差进行积分，并根据积分结果调整输出信号；微分控制部分则根据误差变化率对输出信号进行调整。

PID控制器通过不断调整控制参数，使得系统的输出值逐渐接近目标值。

智能液压挖掘机控制系统的设计智能液压挖掘机控制系统基于PID方法，通过对挖掘机的各项参数进行实时监测和控制，实现对挖掘机的智能化控制。

系统硬件设计智能液压挖掘机控制系统的硬件设计主要包括传感器、执行机构和控制器。

传感器用于实时采集挖掘机的关键参数，例如挖掘机的位置、速度和负载。

执行机构用于根据控制信号对挖掘机进行相应的动作，例如挖掘机的起升、回转和伸缩。

控制器是系统的核心，它接收传感器采集的数据，并根据PID控制算法计算出相应的控制信号，然后将控制信号发送给执行机构。

系统软件设计智能液压挖掘机控制系统的软件设计主要包括数据处理和控制算法两个部分。

数据处理模块用于接收传感器采集的数据，并对数据进行滤波和处理，以提高数据的准确性和稳定性。

控制算法模块则根据PID控制算法对处理后的数据进行计算，得到相应的控制信号，并将控制信号发送给执行机构。

控制算法模块可以通过软件调整PID参数，以适应不同工况下的挖掘机控制需求。

系统性能测试为了评估智能液压挖掘机控制系统的性能，可以进行一系列的实验和测试。

例如，测试系统在不同负载下的控制精度和稳定性，测试系统对动作速度的控制能力等。

通过这些测试，可以对系统进行优化和改进，提高系统的控制性能和可靠性。

结论智能液压挖掘机控制系统的设计基于PID方法，通过对挖掘机的各项参数进行实时监测和控制，可以实现挖掘机的智能化控制。

大型掘进机电气控制系统设计

大型掘进机电气控制系统设计
一、系统介绍
掘进机电气控制系统是一种用来控制深孔内工程机械的电气控制系统，主要采用柴油发动机作为动力源，配以转速控制器或驱动模块，实现掘进
机的自动控制，包括其机械系统、液压系统等组成部件以及电气部件的操作。

掘进机电气控制系统采用最新的技术，结合现场的相关要求，实现定
量控制、保护控制和运行监控功能，满足掘进机的智能控制和运行需求。

二、系统组成
掘进机电气控制系统主要由控制系统、执行系统组件和状态显示系统
组件组成。

1、控制系统组件
控制系统组件包括控制器、转速控制器或驱动模块、变频器等。

控制
器用于控制深孔内工程机械的运动；转速控制器或驱动模块通过控制变频
器的输出频率实现掘进机的自动控制；变频器实现柴油发动机和电动机之
间的转速调节。

2、执行系统组件
执行系统组件主要包括传动装置、液压装置、液压缸和电机等。

传动
装置起到将发动机的转矩传递到掘进机的螺柱上，以实现掘进机正常运行；液压装置负责控制掘进机的行走、伸缩和振动；液压缸负责调节掘进机的
深度；电机负责调节掘进机的速度。

基于PLC的挖掘机控制系统设计

目录摘要 (1)1.总体方案设计 (1)2.I/O口分配 (2)3.外部接线结构图 (2)4.控制系统的设计 (3)4.1 自动控制的设计 (3)4.2 手动控制的设计 (10)5.调试实物图 (11)6.组态界面的设计 (12)6.1 变量的定义 (12)6.2 图形画面的制作及动画连接 (14)7.系统命令语言 (15)8.课设体会 (15)参考文献 (17)摘要PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

可编程控制器（PLC）是以微处理为核心的通用工业控制装置，它将传统的继电器--接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合，集计算机、控制、通信于一体，为工业自动化提供了几乎完美的现代化自动控制装置。

近几年，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。

为此，各高校的电器自动化、电气工程、供用电技术、机电一体化等相关专业相继开设了有关可编程控制器原理及应用的课程。

本设计以西门子公司的S7—200CN为基础，设计了基于PLC的挖掘机、装配流水线、多通道温湿度（基于EM235）监控装置控制系统。

关键词：PLC EM235 挖掘机流水线多通道温湿度1.总体方案设计参照西门子挖掘机模型。

让挖掘机总共运行26s，时间到做完所有动作，自动停止，完成手自动即可。

位置复原、动作衔接。

(1、接线：PLC的输入端I0.0～I0.7以及I1.0、I1.1分别和控制面板上对应的接线孔相连；PLC的输出点Q0.0~Q0.7分别接控制盒面板上的接线孔“Y0~Y7”。

PLC主机输入的公共端1M、2M、3M，输出公共端1L、2L、3L以及控制盒的+24V 都接到PLC主机的“L+”，控制盒的“COM”接PLC主机的“M”。

智能挖掘机设计与控制系统

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。

大型掘进机电气控制系统设计

大型掘进机电气控制系统设计引言：一、设计内容：1.系统框架设计：根据大型掘进机的工作流程和功能需求，设计电气控制系统的整体框架，包括各个子系统的布置和连接方式等。

2.传感器选择和部署：根据掘进机的需求，选择适当的传感器，并合理部署在机器的关键部位，用于实时检测和监控设备的状态。

3.控制器选择和配置：选择适当的控制器，根据传感器的反馈信号，实现对设备的自动控制和调节。

4.动力系统设计：根据掘进机的工作负荷和功率需求，设计合适的电机和变频器等动力系统，以确保设备正常运行。

5.信号处理和通信设计：设计信号处理模块，用于对传感器信号进行处理和分析，同时设计通信模块，实现与其他设备的数据交换和远程控制。

6.安全保护设计：设计安全保护系统，包括过载保护、短路保护、漏电保护等，以确保设备和操作人员的安全。

二、设计流程：1.需求分析：明确掘进机的功能需求和性能指标，包括工作负荷、挖掘深度、速度等。

2.系统框架设计：根据需求分析的结果，设计电气控制系统的整体框架和布局方案。

3.传感器选择和部署：根据系统框架设计的结果，选择适当的传感器，并计划其部署位置和连接方式。

4.控制器选择和配置：根据传感器的需求和系统框架设计的结果，选择适当的控制器，并配置其工作参数。

5.动力系统设计：根据掘进机的功率需求和传感器反馈信号，选择适当的电机和变频器，并设计其安装和连接方式。

6.信号处理和通信设计：设计信号处理模块和通信模块，分别用于对传感器信号的处理和分析，以及与其他设备的数据交换。

7.安全保护设计：根据掘进机的工作环境和特点，设计相应的安全保护系统，保障设备和操作人员的安全。

8.整体系统集成和调试：将各个子系统组装起来，并进行系统级的调试和测试，确保电气控制系统的稳定性和性能。

三、关键技术：1.传感器技术：选择和配置适当的传感器，包括位移传感器、力传感器、温度传感器等，用于对设备状态的监测和检测。

2.控制器技术：选择和配置适当的控制器，实现设备的自动控制和调节，包括PLC、单片机等。

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