挖掘机不同控制方式的比较
小松挖掘机主阀的工作原理
小松挖掘机主阀的工作原理小松挖掘机主阀是挖掘机液压系统中的核心部件之一，起到控制液压系统工作的作用。
主阀的工作原理涉及液压控制原理、机械传动原理、液压平衡原理等多个方面。
首先，主阀是通过控制液压系统中的液压油流动来实现对挖掘机各个液压执行器的控制，如挖掘臂、铲斗等。
主阀的控制由手动控制和自动控制两种方式来实现。
其中，手动控制主阀主要通过操作手柄实现。
操作手柄通过推拉、旋转等机械传动方式将操作者的操作力传递给主阀，调节主阀进、回油口的开启度，从而控制液压油的流速和流向，进而控制挖掘机的运动。
自动控制主阀则通过电磁阀、传感器等电子元件来实现。
电磁阀通过接收来自传感器的信号，控制挖掘机的工作状态，如启动、停止、换向等。
其中，传感器主要用来感知挖掘机的工作状态，如液压油压力、油温、行程等，通过将感知到的信号传递给主阀，实现对挖掘机动作的控制。
在液压系统中，主阀的工作原理基于液压平衡原理。
主阀通过控制进、回油口的开启度来调节压力油的流速和流向。
当主阀的流量和压力达到设定值时，进、回油口之间就会产生平衡，从而实现对液压系统的控制。
此外，主阀还应用了液压控制原理。
主阀通过使用阀芯、阀座和弹簧等元件，将液压系统中的压力油引导到合适的液压缸或液压马达中，从而实现对挖掘机的控制。
阀芯的移动由传动杆和液压力一起作用，传递到阀芯上，通过对阀芯开启度的调节来控制液压系统的流速和压力。
总之，小松挖掘机主阀的工作原理是通过控制进、回油口的开启度，调节液压油的流速和流向，从而控制挖掘机各个液压执行器的工作。
主阀通过手动或自动控制方式，利用液压平衡和液压控制原理，实现对挖掘机的精确控制。
三一重机挖掘机电控系统技术资料
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。
挖掘机控制系统.
挖掘机控制系统沈阳航空航天大学摘要：进入21世纪，我们的社会每一天都在进步，大规模土木工程建设越来越多，而挖掘机，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。
本文主要介绍挖掘机的工作原理，用PLC编程实现下位机控制，分别用手动和自动的设计来模拟实现挖掘机的工作状态，使挖掘机能够完成预先设计好的动作。
通过PLC程序编写，I/O分配表和对硬件电路的连接，最后利用组态王6.53对挖掘机控制系统进行模拟调试，采用组态软件建立人机监控界面，从而提高工作效率，节约成本，把人从枯燥的工作中解放出来。
关键词：挖掘机；PLC；组态王；手动；自动1绪论1.1挖掘机的发展及应用挖掘机作为施工机械中的中流砥柱多年来为施工单位所依赖，挖掘机马力强劲，功能有着较强的不可替代性。
尤其是在科学技术突飞猛进的今天，人们对挖掘机的要求越来越高，不仅对其动力系统的要求在提高，在操作的舒适度、能耗和尾气排放上都比原来要求更高了。
还好有一直在进步的科技基础作为支撑，使人们对挖掘机的改造和创新进入了一个新的时代。
在世界资源严重匮乏、石油天然气价格猛增的今天，对机械设备的动力来源改造越来越多地被提上课题，人们在努力寻找一种可再生的新型能源替代石油天然气等不可再生而且会造成环境污染的能源，于是我们看到了大街上的出租车公交车的动力都由传统的石油燃料转变为电力和其它可再生能源，这样不仅大大提高了能源利用率而且减轻了环境的负担。
挖掘机也不例外，国内已经有很多公司注意到了电动挖掘机的商机，开始努力研究并且批量生产以电力为动力来源的挖掘机，在这篇论文中，我们也将对电动挖掘机进行深入的研究和探索。
1.2 挖掘机的现状工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m³单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。
从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。
挖掘机操作规程及图解大全
挖掘机操作规程及图解大全
《挖掘机操作规程及图解大全》
一、操作前的准备
1. 确保挖掘机停稳并且手刹牢固。
2. 检查挖掘机的油量、水温和液压油油位，保证在正常使用范围内。
3. 检查挖掘机的润滑油位和润滑油质量。
4. 确认挖掘机的所有控制杆和按钮处于正常工作状态，无损坏和松动。
5. 检查挖掘机的轮胎或履带，确保没有磨损或损坏。
二、操作流程
1. 启动挖掘机的发动机，并等待发动机在空档状态下达到工作转速。
2. 踩下制动踏板，将挖掘机的工作模式切换到挖掘模式。
3. 用左手控制挖掘机的摇臂，将铲斗放置在所需的位置。
4. 用右手控制挖掘机的油门和行走杆，将挖掘机移动到工作位置。
5. 在正式开始挖掘作业前，做好现场安全检查，确保没有人员和障碍物处在工作范围内。
三、操作技巧
1. 在挖掘机进行挖掘作业时，要保持稳定的姿势，避免大幅度
晃动或急停。
2. 在挖掘机移动时，要注意周围的环境和障碍物，避免碰撞和损坏。
3. 在对地形或土壤进行挖掘时，要根据实际情况调整铲斗的深度和角度，保证作业效率和安全性。
4. 在挖掘机停止工作后，要将铲斗和摇臂放置在安全位置，避免意外伤害或损坏。
通过以上操作规程及图解，能帮助操作人员更好地掌握挖掘机的操作技巧和注意事项，确保工作效率和安全。
挖掘机的液压系统
液压泵——轴向柱塞泵
挖掘机的主泵一般为柱塞泵泵。
液压控制阀
1. 流量控制阀 2. 压力控制阀 3. 方向控制阀
流量控制阀
• 主要控制流过管路的流量，通过 对流量的控制还可以对回路的压 力产生一定影响。注意节流会产 生损失。
液压回路的合流
• 合流：一般用于双泵和多 泵系统中。用合流阀或者 使两个回路中相应的换向 阀同时动作，让两个泵同 时向一个执行元件供油以 提高该执行元件的运动速 度，从而提高作业效率。
主控阀杆 泵1
合流阀杆 泵2
挖掘机液压回路合流：
动臂提升，斗杆、铲斗都实现双泵合流。
动臂提升合流
两泵在阀后实现合流，提高动臂提升速度
曲线上），每个泵就可传递发动机功率的50%，即才能全部利用 发动机的输出功率。
全功率控制变量泵
特点： 1. 两个泵由一个直接作用的调节器来调节，控制压力为两泵负载 压力之和，尽管两泵负载压力不等，但两个泵的输出流量相等 。 2. 只有当P1+P2在恒功率的压力范围内（即功率点在恒功率双曲 线上），每个泵就可传递发动机功率的50%，即才能全部利用 发动机的输出功率。
b c d ef g
无
控
制
油
A
压
B
a
KAWASAKI
B → A解锁
B → A解锁：c口封闭， B →a →b → 与g不通
g → f → e → d →环槽i → h→油箱
b c h die f g 有
控
制
油
A
压
B
a
液压蓄能器
原理：气体被压 缩后储存能量。 作用：吸收液压 膜片 振动和冲击并且 可以作为应急能 源使用。
挖掘机调节器工作原理
挖掘机调节器工作原理
挖掘机调节器工作原理是通过调节器对液压系统的压力、流量和方向进行调节，从而控制挖掘机的各项工作功能。
液压系统是挖掘机的动力来源，其核心是液压泵、液压阀和液压缸。
液压泵通过带动液压油的流动，产生一定的压力和流量；液压阀通过控制液压油的流向和流量，实现液压系统的各项功能；液压缸则根据液压力的作用，实现挖掘机的各种动作。
挖掘机调节器的工作原理如下：
1. 压力调节：挖掘机调节器可根据工作需求，通过调节液压阀的开启程度或压力减压阀的设置压力，来控制液压系统的工作压力。
不同工作状态下，调节器将液压系统的输出压力维持在合适的范围内，以确保挖掘机正常工作。
2. 流量调节：调节器可以通过调节液压阀的开启程度，控制液压系统的流量大小。
在挖掘机进行不同工作时，调节器根据需要增大或减小流量输出，以满足不同工况下的工作要求。
3. 方向调节：调节器通过控制液压阀的开关，使液压油能够流向不同的液压缸，从而控制挖掘机的运动方向。
挖掘机调节器可根据操作者的操控信号，准确切换液压阀的工作状态，实现挖掘机的前进、后退、转向等动作。
通过以上三种工作原理的组合，挖掘机调节器能够精确地控制挖掘机的各项动作，提高其工作效率和精确度。
液压挖掘机的三种流量控制方式
液压挖掘机的三种流量控制方式摘要：在液压挖掘机的负载适应控制策略中，负流量（Negative Flow Control）、正流量控制（Positive Flow Control）及负荷传感器控制（Load Sensing Control）三种流量控制方式的流行称谓，是按其泵控特性来分类的。
本文通过对多种厂牌型号挖掘机的比较分析，提出了旁通流量控制（By-pass Flow Control）、先导传感控制（Pilot Sensing Control）及负荷传感控制的分类。
这一分类方法，对于设计时比较不同控制系统的性能和维修时理解不同控制系统结构和功能的特点，都有所裨益。
1.流量控制在挖掘机的液压系统内，流量Q、压力P及能耗（流量损失ΔQ、压力损失ΔP）等参数的变化，反映了液压传动过程的控制特性。
液压系统工作时，压力P不是系统的固有参数，而是由外负荷决定的。
因此，当发动机转速n e一定时，要对液压系统的功率进行调节，其实是对液压缸、液压马达等执行元件的进油量Q a进行调节（参看图1）。
图1.流量调节如图2所示，有两种方法调节系统流量。
第一种方法是泵控方式，通过改变主泵的每转排量q来调节主泵的输出流量Q p，称为容积调速。
常见的容积调速方式包括：①利用主泵出口压力P P与主泵排量q的乘积保持不变的恒扭矩控制；②利用发动机转速传感（ESS）使主泵吸收的扭矩p P q与主泵转速n的乘积保持不变的恒功率控制；③在临近系统溢流压力时，减小主泵排量的压力切断控制；④配用破碎头等作业附件时，由外部指令限定主泵最大排量的最大流量二段控制；⑤双泵系统中，利用两泵出口压力的平均值与主泵流量乘积保持不变的交叉功率控制（相加控制或总功率控制）；⑥多泵系统中，因主泵组的液压总功率大于发动机的输出功率，为防止发动机出现失速，采用了极限负荷控制。
除了容积调速，还有一种泵控方式是通过动力模式下的变功率控制，利用外部指令设定不同工况下不同的发动机输出功率来改变主泵转速n e，从而调节主泵输出流量Q=nq。
正反手两种挖机操作方式对比
正反手两种挖机操作方式对比大家都知道，液压挖掘机的操作都是通过两个手柄来完成，两个手柄的前、后、左、右四个方向，分别控制着挖掘机的，动臂、斗杆、铲斗和上部分机体的旋转。
而根据对应方式上不同，挖掘机的操作模式又分成了两类，右旋转”和“前后旋转”，那么接下来我来说说它们之间的一些差异。
操作手柄示意图两种操作方式第一类，是以日本二手进口机和资深老驾驶员为代表，左手手柄的前、后、左、右分别对应控制的是挖掘机的右旋转、左旋转、斗杆伸出和斗杆回收。
大家习惯简称为“前后旋转”。
第二类，是以国产新机和新一代年轻驾驶员为代表，左手手柄的前、后、左、右分别对应控制的是挖掘机的斗杆伸出、斗杆回收、左旋转和右旋转。
大家习惯简称为“左右旋转”。
也有人把这两种模式叫做，“正手机”和“反手机”的，但是由于缺乏统一的命名，造成了叫法上的分歧，把前后旋转叫成正手机，左右旋转叫反手机的，也有把左右旋转叫正手机，前后旋转叫反手机。
所以为避免混淆，此文中仅称为，前后旋转和左右旋转，这里要说明的是“正手机”就是指的是左右旋转，而上下旋转或前后旋转为反手机”，两种操作方式的不同仅在于挖掘机左手手柄操作的不同，右手操作手柄方式不变。
左操作手柄为什么会出现两种操作模式？统一为一种不是很好吗？我从一些老款的日本进口二手机上似乎找到了一些答案，有些带有切换开关的进口挖掘机，在玻璃上或者驾驶室内会保留一些，操作模式的切换说明书。
我虽然看不懂日本文字，可是中间夹杂的汉字还是可以认得出来，例如“三菱”“住友”等字样，大家都认识，这是机械的品牌，厂家的名字。
这就说明操作模式的不同，是由于厂家的不同，甚至一个或多个厂家就代表着一种操作模式。
而且不止前后旋转和左右旋转两种，还有左右手完全互换的另外两种操作模式，只是我们国内基本不用。
国外机械驾驶室从中国现在的旋挖钻机市场，也能看出日本在工程机械生产初期的情况。
现在中国的旋挖钻机，都是各自厂家，各种生产，山河智能、三一重工、中联重科、恒天九五，等等，几乎每个厂家生产的旋挖钻机的操作模式都略有不同。
挖掘机行走高低速切换控制方法及系统[发明专利]
![挖掘机行走高低速切换控制方法及系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/aab8ee2f89eb172dec63b77f.png)
专利名称：挖掘机行走高低速切换控制方法及系统专利类型：发明专利
发明人：李文举,张磊,魏焕焕,杨正维,李岳华
申请号：CN202011547006.2
申请日：20201224
公开号：CN112681446A
公开日：
20210420
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明还公开了一种挖掘机行走高低速切换控制方法，包括如下步骤：S1、检测挖掘机的行走速度，并与速度基准区段比较；S2、检测挖掘机行走马达的负载压力，并与压力基准区段比较；S3、检测行走马达的驱动状态信息；S4、当行走马达处于驱动状态、挖掘机的行走速度位于低速基准区段内且行走马达的负载压力位于低压基准区段内时，将行走马达的驱动模式控制为高速驱动模式；当行走马达处于驱动状态、挖掘机的行走速度位于高速基准区段内且行走马达的负载压力位于高压基准区段内时，将行走马达的驱动模式控制为低速驱动模式；否则，保持行走马达的当前驱动模式不变。
切换方便、平稳，可靠。
本发明还公开了一种挖掘机行走高低速切换系统。
申请人：中联重科土方机械有限公司,中联重科股份有限公司
地址：410000 湖南省长沙市高新开发区麓谷大道677号办公楼4015室
国籍：CN
代理机构：北京润平知识产权代理有限公司
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挖掘机液压系统分析
动臂缸油路： 动臂提升时，两联同时换向、上位工作，实现双泵合流 动臂下落时，单独回油，平衡回路
平衡阀
合流导阀
铲斗缸油路： 通过合流导阀，实现大腔合流
四、负载敏感液压系统
具体系统：FR65型液压挖掘机液压系统 。 • 单个负载敏感泵：A10VO轴向柱塞泵（恒定驱动力矩） • 负载敏感多路阀（LUDV）
斗杆油缸
boom
arm
铲斗油缸
大臂油缸
bucket
动作特点： 复合动作：铲斗缸与斗杆杠同时动作；动臂缸与回转马达同时动作 优先动作：回转优先、铲斗优先 双泵合流（实现快速运动）：斗杆、动臂缸上行、铲斗缸外伸
两泵分别向各自的多 路阀供油
单向节流阀调节动 臂等下落速度，防 止超速下落
行走马达可 双速调节
要求铲斗缸与斗杆杠同时动作；动臂缸与回转马达同时动作； 一个泵供铲斗缸、动臂缸和左行走马达；另一个泵供斗杆杠、回转马达和 右行走马达。 双泵合流：动臂或斗杆单独动作
（二）变量和功率调节方式
液压挖掘机常采用恒功率变量泵、负载敏感变量泵等。
（三）回路组合和合流方式
1. 串联油路 多路阀内第一联阀的回油为第二联阀的进油，依次直到最后一联。 可以实现多个执行机构的复合动作；系统压力高。
全液压挖掘机液压系统分析
冀宏 兰州理工大学
2013年8月
主要内容
• 液压系统特点 • 双泵双回路定量泵系统 • 双泵双回路全功率调节变量泵系统 • 负载敏感系统 • 负流量系统 • 正流量系统 • 节流控制系统
一 、液压系统特点
（一）液压系统的类型 • 多采用开式系统。
有些回转机构专用一个液压泵单独供油与回转液压马达组成闭式回路。 • 挖掘机液压系统常按液压泵和回路的数量、变量和功率调节方式来分类。 • 双泵双回路：
挖掘机电气控制系统工作原理
挖掘机电气控制系统工作原理朋友！今天咱们来唠唠挖掘机的电气控制系统工作原理，可有趣啦。
咱先说说挖掘机为啥要有电气控制系统呢。
你想啊，挖掘机那么个大家伙，要让它听话地干活，没个聪明的“大脑”指挥可不行。
这个电气控制系统就像是挖掘机的大脑和神经系统，它能让各个部件协调工作，就像咱们人身体里的神经控制着胳膊腿儿动一样。
那这个电气控制系统都有啥组成部分呢？这里面有好多小零件都在默默地发挥大作用呢。
比如说控制器，它就像是大老板，坐在办公室里发号施令。
传感器呢，就像是一群小侦察兵，到处去搜集信息。
像发动机的转速啊、油温啊、还有各个操作杆的位置啥的，这些信息都被传感器收集起来，然后赶紧报告给控制器。
就拿发动机转速来说吧，传感器检测到发动机现在转得有多快，然后把这个信息传给控制器。
控制器就会根据这个转速情况来决定是不是要调整其他部件的工作状态。
如果转速太高或者太低了，控制器就会像个操心的家长一样，赶紧采取措施。
比如说让油泵少打点油或者多打点油，来让发动机保持在一个合适的转速上。
再说说操作杆这边。
当你坐在挖掘机的驾驶座上，握住操作杆的时候，操作杆里面的传感器就开始工作啦。
你往左扳操作杆，传感器就知道你想让挖斗往左动，然后把这个信号传给控制器。
控制器就会告诉液压系统，让挖斗按照你的想法往左移动。
这个过程就像你给小伙伴使个眼色，小伙伴就知道你想干啥，然后配合你一样默契。
还有那些灯啊、喇叭啊之类的小部件，也都是电气控制系统在管着。
晚上干活的时候，你把灯打开，这就是电气控制系统接到你开灯的指令，然后把电送到灯那里，灯就亮起来了。
喇叭也是，你一按喇叭，控制器就把电送到喇叭上，喇叭就“滴滴滴”地响起来了。
在挖掘机工作的时候，电气控制系统还得时刻盯着各种安全参数呢。
要是哪里出了问题，它就会像个小警钟一样，给驾驶员报警。
比如说液压油的压力突然不正常了，传感器发现这个情况后告诉控制器，控制器就会让仪表盘上的警示灯亮起来，还可能会发出声音，就好像在大喊：“师傅，这里有点不对劲啦，快看看！”而且啊，电气控制系统还能让挖掘机有不同的工作模式。
挖掘机知识点总结
挖掘机知识点总结挖掘机是一种大型建筑机械，主要用于土方作业、挖掘和运输土石料等工程。
它以其高效、大力、灵活等特点，在建筑、市政、矿山等领域得到广泛应用。
挖掘机作为一种多功能、高效的工程机械，其技术和性能不断得到提升和改进。
下面将从挖掘机的结构、工作原理、维护保养以及应用领域等方面来对挖掘机进行详细的解析。
一、挖掘机的结构挖掘机主要由动力系统、液压系统、操作系统、工作装置、行走装置、驾驶室等多个部分组成。
1.动力系统：挖掘机的动力系统通常由柴油发动机、液压泵、油箱、散热系统等组成。
柴油发动机作为挖掘机的动力源，其功率大小直接影响到挖掘机的工作性能。
液压泵负责将柴油发动机产生的动力传递到液压系统中，从而驱动液压缸、液压马达等液压执行部件进行工作。
2.液压系统：挖掘机的液压系统主要由液压泵、液压缸、液压马达、液压管路、液压阀等组成。
液压系统通过传递液压油将动力转化为机械运动能力，实现挖掘机的各项工作功能，如起升、提升、摆动、翻转等。
3.操作系统：挖掘机的操作系统包括操纵杆、脚踏板、行走控制器、转台控制器等。
操作系统是挖掘机的控制中枢，通过操纵杆和控制器来操作挖掘机的各项功能。
4.工作装置：挖掘机的工作装置通常包括挖斗、抓斗、锤具等工作装置。
不同类型的挖掘机的工作装置也会有所不同，但其基本功能是进行挖掘、装载和卸载工作。
5.行走装置：挖掘机的行走装置通常由履带、行走马达、行走齿轮等组成。
行走装置能使挖掘机在工地上灵活移动，适应不同的工作现场要求。
6.驾驶室：挖掘机的驾驶室是挖掘机操作员的工作空间，通常包括座椅、方向盘、控制台、显示屏等设备。
操作员通过驾驶室内的各种设备来控制挖掘机的工作状态和动作。
以上就是挖掘机的基本结构，不同制造商生产的挖掘机在结构和部件上可能会有所不同，但总体上都符合上述基本结构。
二、挖掘机的工作原理挖掘机的工作原理主要是通过液压系统来实现的，其基本的工作原理是利用液体的不可压缩性和液压传动原理来实现各项工作功能。
【机械类文献翻译】(1-5号规格)自动挖掘机的线性、非线性和经典的控制器
机械专业中英文文献翻译本科生毕业设计（论文）外文翻译中文题目：1/5号规格自动挖掘机的线性、非线性和经典的控制器英文题目：Linear, Nonlinear and Classical Control of a 1/5th Scale Automated Excavator1/5号规格自动挖掘机的线性、非线性和经典的控制器摘要：这篇论文是研究机械手各种控制系统的论文，介绍了一种自动操作器的规格模式。
机器人臂膀已经在兰开斯特大学机械研究教学里得到发展。
论文考虑了经典和现代两种方法的应用，包括：由传统Ziegler-Nichol规则控制的比例积分(PI)控制;线性比例积分正(PIP)控制,它可以理解为对传统PI方法的合理扩展;还有一个建立在一半线性模式结构上的新型非线性PIP设计，其中参数作为一个变量改变的函数而变化.论文考虑到了在文章中必需的在设计和执行的复杂性间的平衡，还有为提高闭环性的潜力。
1.介绍建筑是对于许多工业部门的主要经济上的意义。
激烈的竞争，熟练劳力的不足和科技的进步都是落后于建筑业快速变化的主要力量，也是自动化的一个动机[1]。
基于操作上的挖掘机的例子包括一般的运土、挖掘和打板桩。
一个小的规模，挖掘和打桩结构正需要发展并限制挖掘机。
全自动化或部分自动化能够提供诸多好处，它可以降低对操作员技术的依靠性，而且会降低操作员的劳动负荷，这两者都可能会在连续性和质量的提高上作出不小的贡献。
然而，对于开发者们一直持续的绊脚石就是在自动控制下如何作到足够快地运作。
这里，一个主要研究问题是去获得在熟练人工操作员提高的基础上的电脑控制反应时间。
这就为设计者提供了一个极大的挑战，研究者们正在选择使用众多方法的一个很宽的范围；可见例子[2，3，4]。
此论文考虑到了一个实验机械手，是更广泛知名的兰开斯特大学计算机智能挖掘机（LUCIE）的1/5规格的代表，而它已经发展为建筑地[4，5]上作为挖掘工具。
不管它的小规格和轻重量，1/5模式与LUCIE拥有相似的运动学和动力学上的道具，因此也为新控制策略的发展提供了一个富有价值的实验床。
挖掘机控制系统的PLC控制
挖掘机控制系统的PLC控制————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：个人收集整理勿做商业用途挖掘机控制系统的PLC控制摘要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;PLC目录1 绪论 (1)1。
1 课题的背景 (1)1.1。
1 挖掘机的发展及应用 (1)1。
1。
2 挖掘机的现状及动向 (1)1。
1.3 挖掘机的分类 (2)1。
1。
4 PLC的发展及应用 (2)1.2 课题的目的和意义 (3)1.3 课题研究的主要内容 (4)2 挖掘机控制系统的硬件设计 (5)2.1 系统的工作原理 (5)2。
2 硬件设计的理论基础 (5)2.2.1 PLC的工作原理 (5)2.2.2 直流电机的工作原理 (7)2.3 PLC的选型 (8)2.4系统的资源分配 (8)2.5 系统的外部接线图 (9)2。
6 硬件的抗干扰措施 (10)3 挖掘机控制系统的软件设计 (12)3.1 PLC编程语言的概述 (12)3.2 挖掘机控制系统程序的设计 (13)3.2.1自动控制的设计 (13)3。
2。
2 手动控制的设计 (22)3。
挖机知识及液压知识
二位四通
三位五通
19
二、滑阀式换向阀的结构
下图是三槽二台肩换向阀的换向原理。 下图是三槽二台肩换向阀的换向原理。当换向 阀芯处于左位时图a， 与 通 与 通 阀芯处于左位时图 ，P与A通,B与T通；当阀芯处 于右位时图b， 与 通 于右位时图 ，P与B通，A与T通。这种阀的长度 与 通 较短，但回油压力直接作用于阀芯两端， 较短，但回油压力直接作用于阀芯两端，对密封 装置有较高的要求。 装置有较高的要求。
弹簧 2-阀芯 3-阀体 4-滚轮 24 5-行程挡块
３.
电磁换向阀
电磁阀借助于电磁铁吸力推动阀芯动作。 电磁阀借助于电磁铁吸力推动阀芯动作。其 操纵方便，布置灵活， 操纵方便，布置灵活，易于实现动作转换的自动 但其吸力有限， 化。但其吸力有限，不能用来直接操纵大规格的 阀。 (1)二位二通换向阀 二位二通换向阀 下图是二位二通阀的图形符号。如果常态时P 下图是二位二通阀的图形符号。如果常态时 断开， 机能， 与A断开，我们称这种阀具有常闭 型)机能，见 断开 我们称这种阀具有常闭(O型 机能 图A。反之，常态时 。反之， P与A 相通，我们称 与 相通， 这种阀具有常开(H 这种阀具有常开 机能， 型)机能，见图 。 机能 见图B。
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方向阀和方向控制回路 单向阀 换向阀 方向控制回路
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一、单向阀
单向阀只允许油液某一方向流动，而反向截止。 单向阀只允许油液某一方向流动，而反向截止。 这种阀也称为止回阀。 这种阀也称为止回阀。对单向阀的主要性能要求 油液通过时压力损失要小； 是：油液通过时压力损失要小；反向截止密封性 要好。其结构如图。压力油从P 进入， 要好。其结构如图。压力油从P1进入，克服弹簧力 推动阀芯，使油路接通，压力油从P 流出； 推动阀芯，使油路接通，压力油从P2流出；当压力 油从反向进入时， 油从反向进入时，油液压力和弹簧力将阀芯压紧 在阀座上， 在阀座上，油液不能通 过。单向阀都采用图 示的座阀式结构， 示的座阀式结构，这 有利于保证良好的反 向密封性能。 向密封性能。
液压挖掘机自动控制系统实现分析
半 自动化的操作 ， 在提高工作质量的同时 ， 使操作者的
劳动 强度得 以降低 。 因此 ， 压 挖掘 机 在 今 后 的 一个 液 主要 的 发 展 趋 势 是 不 断 推 动 操 作 系 统 的 智 能 化 、 自
动化 。
在 电液 比例 的液 压 系 统之 中 ， 联 一 套 电控操 作 并 系统 ， 并联 的前 提是 不改 变 已有 的 手动 杠 杆 的操 作 系
１ 设计 液压 挖掘 机 的液 压 自动控 制 系统
也 因此可以通过电信号进行传递 ， 这不仅提高了挖掘 机 动力 系统 控制 的灵 活 性及 便 利 性 ， 且 还 提高 了系 而
统 的反 应速度 。计 算机 技术从 ２ 纪 的 ９ ０世 ０年代 开始 进 入 了快速发 展 的 阶段 ， 电液 比例 的控 制 在应 用 了计
２１ ０ ２年第 ７期
液压与 气动
２ １
自动 控 制 系统
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（ 邯郸职业技术学院 ， 北 邯郸 ０ ６０ ） 河 ５０ １ 掘一 摘 要 ： 文对 型号 为 ＷＹ ． 该 １５的液压挖 造控 制 ， 以期 能够 机～ 自动化 水平 。 尝试 添加 掘机 的液 压 系统进 行 了 电液通比例 的改车辆 的 控制 器的编 改善 液 压 挖掘 机操 纵 系统的 了一 套 自动化 的操 作 系统 （ 过移 动 程 予 以
油缸 、 斗杆油 缸及 动臂 油缸 的 目的。应 当指 出的是 ， 我
挖掘机控制系统讲解
挖掘机控制系统讲解1．中心开式负荷传感系统原理图1表明中心开式负荷传感液压系统(OLSS)的原理。
图2是主泵工作的特性曲线，泵在一定转速下，工作点无论在哪条曲线上，它的纵、横坐标分别是压力和流量，两者的乘积就是功率。
图1中所表示的操纵阀是大为简化了的多路阀示意图，它由先导或机械手柄、踏板控制其开度。
阀芯在中位时，其中心油路是开放的，主泵回油从此通过，故称之为“中心开式”。
手柄、踏板开度增大时，阀芯A口、B口开度也按比例增大，工作油量增多，使阀中心开度减小、回油量减小；反之，回油量则增大。
射流传感器(以下称射流阀)装于多路阀回油路的末端，主阀开度越小，则回油量越大，射流阀的进、出油压差就越大，其输出压差(Pd-Pb)也越大；反之，此压差就越小。
在主泵上还装有负流量控制阀(NC阀)，当Pd-Pb压差增大时，它的开度就减小，使控制泵油压Pi减小、主泵输出功率减小；反之，输出功率增大。
该系统在发动机带动主泵空运转时，全部液压油通过主阀中心及射流阀回油箱，此时射流阀进、出油压差最大，输出压差Pd-Pb也最大，NC阀开度最小，控制泵的油压受到最强的节流，输出油压Pi最小，主泵伺服缸驱使主泵输出最小流量。
当人为操作控制手柄、踏板满负荷工作时，情况与以上相反，主阀回油量最小，主泵输出最大功率(见图2)。
当中度负荷工作时，控制主阀开度不大，主泵输出功率介于上述两种情况之间，按与其开度相适应的特性曲线工作(主阀开度大小决定工作的那条曲线)，以节省能量。
图3中的(a)、(b)、(c)分别是在空负荷、轻负荷和强阻力作业时该系统的节能效果图。
传统的恒功率控制只在最外特性曲线上工作，所消耗的功率由0abc四边形面积决定；中心开式负荷传感系统也可在最外特性曲线上工作，但当在空负荷、轻负荷和强阻力作业时，消耗功率由0123四边形面积决定，两者的面积差(图中影线部分)就是后者较前者所节省的能量。
2．负流量控制系统原理图4表示负流量控制系统原理。
挖掘机常用泵控方式解读
力士乐泵控制方式液压泵控制方式：
一，压力控制：恒压力、变压力、压力切断
二，流量控制：負流量、正流量、負載敏感
三，扭矩控制：恒扭矩、变扭矩、功率匹配
具体控制方式
1，恒压（DR）和变压控制
2，液控（负流量、正流量）和压力切断
3，负载敏感和压力切断
4，恒扭矩
5，恒扭矩和压力切断
6，恒扭矩和液控（负流量、正流量）
7，交叉感应全扭矩
8，恒扭矩、压力切断和负载敏感
9，恒扭矩、压力切断和液控（A7VO）
10，电控变流量
11，电控变扭矩
12，电控变补偿压力
13，电控变扭矩和变补偿压力
14，神钢（
15，CAT（交叉感应丫恒扭矩、负流量、变扭矩）。
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挖掘机各种控制方式的比较（基础）1、正流量控制的问题在我们常见的挖掘机中，除了小松使用LS控制外，大部分都使用负流量控制。
近年来有部分的公司推出正流量控制，并且如此这般地说正流量有诸多好处，那么正流量真的有那么神吗？让我们在下边以川崎K3V系列为例来分析一下挖掘机上液压泵地控制原理：挖掘机上为了更有效地利用发动机的功率通常都采用恒功率变量泵，所谓的恒功率变量泵通俗一点说就是泵的压力与泵的流量的乘积是一个常数，如果这个数值大于发动机的功率时就会出现我们常说的憋车。
所以每个设计者就其设计思想来说，都必须是使整个液压系统的功率无限接近发动机的功率而又绝对不能大于发动机的功率。
挖掘机的恒功率控制：在挖掘机的恒功率控制上分为两个部分:一是泵内部的功率控制:他是根据本泵的输出压力和他泵(另一个泵)的输出压力对泵的排量进行的控制,当压力升高时,泵的排量随之减小;当压力降低时,泵的排量随之增大;如果系统的压力低于先导压力时则引入先导压力对其排量进行控制.无论是对于正流量还是负流量,就此一部分而言,不管是从理论上还是从结构上都没有什么不同,也就是说在此部分没有什么正流量和负流量之分.这是液压泵恒功率控制的主体,在此不作讨论.二是外部信号对泵的功率的控制:这里说的外部信号是指先导操作系统,主压力系统,发动机系统等等等等一切与泵的功率控制有关的信息的综合.在负流量中是负压信号和其它信号的综合,在正流量中是正压信号和其它信号的综合.这两个其它信号也没有什么不同,关键就在于负压信号和正压信号的区别. 我们知道,在挖掘机上,各执行元件的速度会随操作手柄的行程的变化而变化,液压系统会根据这种变化对其排量进行控制（正负控制的缺点），负流量和正流量的区别就在于这种变化的信号采集位置的不同.信号的压力值就会越小;反之如果手柄行程越小,对应的二次先导压力也会越小,由二次先导压力控制的主阀芯的开启度也会越小, 与之对应, 主阀芯的开启度越小,主油路分向执行元件的油越少,执行元件的速度就会越慢, 通过中位流经负压信号发生装置的油就越多,负压信号的压力值就会越大.液压泵根据负压信号的压力值的大小来对其排量进行控制.这就是负流量控制.他的信号采集点是主油路中主控制阀的出口处.正流量:在正流量的主控制阀上没有负压信号发生装置,他的信号采集于二次先导.其它部分与负流量没有什么区别.与负流量相比正流量为什么操作敏感性好:由于负压控制的信号采集点在主挖掘阀的出口处,只有主控制阀有动作时此负压信号才会发生变化,从而使泵的排量发生变化,这就使得液压泵的控制永远滞后于主控制阀的控制.而在正流量中,由于泵的控制信号采集于二次先导压力,此压力信号同时发送液压泵和主控制阀,这就是使的两者的动作可以同步进行.这就是“与负流量相比正流量操作敏感性好”的主要原因.与负流量相比正流量为什么节油:在负流量控制的液压系统中,负压信号的压力大约是5MPa到6MPa,此压力只用于产生负压信号;而正流量控制的液压系统中,由于没有此装置,他的回油压力仅仅是背压(一般在0.5MPa左右),这就减少了一个不必要的功率损失,从而使的正流量的挖掘机在完成同样工作量的情况下一定比负流量控制的挖掘机省油.正流量控制系统是力士乐上世纪80年代的技术，主要特点是：操纵手柄的先导压力不仅控制换向阀，还用来调节油泵的排量。
执行元件不工作的时候，油泵上没有先导压力，斜盘摆角最小，油泵只输出少量的备用流量。
操纵先导手柄，则液压先导回路中建立起与手柄偏转量成比例的压力来控制换向阀阀芯的位移和泵的排量。
油泵的流量和由此产生的执行元件的工作速度与先导压力-控制压力成正比例。
负流量控制系统，也是力士乐上世纪80年代的技术，主要特点是：按主操纵阀回油量的大小即主操纵阀阀后节流孔前建立相应的控制压力调节主油泵的排量。
主油泵的排量与该控制压力成反比。
正流量液压系统对于一些业内人士来讲可能比较陌生，其主要特点是主泵的排量与先导操作手柄输出的信号压力成正比。
主控制器根据先导压力信号及其变化趋势判断执行器的流量需求及其变化趋势，并据此对主泵排量实施调节，以使系统的流量供应能够动态跟随执行元件的流量需求，实现系统流量的实时匹配，达到“所得即所需”。
该系统相对负流量系统中位流量损失小，相对负载敏感系统则可靠性高，复合动作更节能。
该系列机器比其它机型工作效率提高了8%左右，能耗下降了10%左右。
负流量控制系统是指液压泵输出油液通过操纵阀(换向阀)阀杆的控制将油分成两部分：一部分去液压缸或液压马达，是有效流量，另一部分通过阀中位回油道回油箱，为浪费的流量。
为控制这部分浪费流量，使它保持在尽可能小的范围内，在操纵阀中位回油道上加一个节流孔，通过节流孔产生压差，将节流口前压力引至泵排量调节机构来控制泵的排量。
通过节流孔的流量越大，则节流口前先导压力越大，泵排量越小。
泵变量机构的控制压力(先导压力)与泵排量呈反比关系，故称为负流量控制。
这种控制方式能减少流量损失2．中心开式负荷传感系统原理图1表明中心开式负荷传感液压系统(OLSS)的原理。
图2是主泵工作的特性曲线，泵在一定转速下，工作点无论在哪条曲线上，它的纵、横坐标分别是压力和流量，两者的乘积就是功率。
图1中所表示的操纵阀是大为简化了的多路阀示意图，它由先导或机械手柄、踏板控制其开度。
阀芯在中位时，其中心油路是开放的，主泵回油从此通过，故称之为“中心开式”。
手柄、踏板开度增大时，阀芯A口、B口开度也按比例增大，工作油量增多，使阀中心开度减小、回油量减小；反之，回油量则增大。
射流传感器(以下称射流阀)装于多路阀回油路的末端，主阀开度越小，则回油量越大，射流阀的进、出油压差就越大，其输出压差(Pd-Pb)也越大；反之，此压差就越小。
在主泵上还装有负流量控制阀(NC阀)，当Pd-Pb压差增大时，它的开度就减小，使控制泵油压Pi减小、主泵输出功率减小；反之，输出功率增大。
该系统在发动机带动主泵空运转时，全部液压油通过主阀中心及射流阀回油箱，此时射流阀进、出油压差最大，输出压差Pd-Pb也最大，NC阀开度最小，控制泵的油压受到最强的节流，输出油压Pi最小，主泵伺服缸驱使主泵输出最小流量。
当人为操作控制手柄、踏板满负荷工作时，情况与以上相反，主阀回油量最小，主泵输出最大功率(见图2)。
当中度负荷工作时，控制主阀开度不大，主泵输出功率介于上述两种情况之间，按与其开度相适应的特性曲线工作(主阀开度大小决定工作的那条曲线)，以节省能量。
图3中的(a)、(b)、(c)分别是在空负荷、轻负荷和强阻力作业时该系统的节能效果图。
传统的恒功率控制只在最外特性曲线上工作，所消耗的功率由0abc四边形面积决定；中心开式负荷传感系统也可在最外特性曲线上工作，但当在空负荷、轻负荷和强阻力作业时，消耗功率由0123四边形面积决定，两者的面积差(图中影线部分)就是后者较前者所节省的能量。
3．负流量控制系统原理图4表示负流量控制系统原理。
它的主阀也是中心开式的，主阀回油油路末端装有节流阀，在节流阀之前引出一油路，以控制主泵的变量液压缸。
主阀也由先导或机械手柄、踏板等成正比例控制其开度，阀芯开度大时，工作油流量变大，回油量变小；反之，回油量就大。
该系统在发动机带动主泵空运转时，全部液压油通过主阀中心回油箱。
在节流阀前回油压力最大，此最大的压力驱使变量液压缸使主泵输出流量最小，故称之为负流量控制系统。
当人为操作控制手柄、踏板满负荷工作时，情况与上述相反，主泵则输出最大功率。
在中等负荷工作时，控制主阀开度不大，主泵输出功率介于上述两种情况之间。
总体来看，其效果与中心开式负荷传感系统是相同的，它的主泵特性曲线也类似图2，其节能效果也可用图3描述。
4．几种系统的比较中心开式负荷传感系统与负流量控制系统相比较，基本原理是一致的，都是利用主阀回油压力的变化控制主泵输出功率，都是回油量大时主泵输出功率就小，但两者的结构和配置有所不同。
中心开式负荷传感系统采用正控主泵，即控制主泵变量的油压越高，泵的输出功率越大。
该控制油压由控制泵提供，油压大小由NC阀按照射流阀压差大小成反比例控制。
负流量控制系统采用负控泵，其控制油压直接由回油节流阀前的回油压力提供。
两者相比，后者要简单得多。
正控泵之所以得到负流量控制总的效果，是因为NC阀对回油压力做了反比例控制。
理论上讲，负流量控制系统以其简单的结构配置完全可以代替中心开式负荷传感系统。
正流量控制系统是与以上两种系统相并列的另外一种控制系统。
它采用正控泵，由各先导阀中开度最大的一个先导压力正向控制主泵的输出功率，而最大先导压力由梭阀组实时地从各先导阀中检测比较出来。
它的节能效果也类似图3，但它只根据开度最大的一路阀控制泵的输出功率，其余各阀开度无论大小都不参与控制过程。
这显然不如前两种系统，控制作用取决于总体负荷量的更为合理。
负荷传感系统(或称负载敏感系统)，由中心闭式阀和压力补偿器组成，其控制原理与以上几种系统截然不同，功能更优越。
5．各种系统的应用中心开式负荷传感系统(OLSS)主要用在20世纪90年代大、中型挖掘机上，最常见的是用在日本小松“－5”系列挖掘机上。
负流量控制系统起源于日本，20世纪80年代出现在挖掘机上，90年代广泛用于中型挖掘机。
它结构简单，有一定节能效果，日本大量的中型挖掘机采用此系统。
正流量控制系统主要见于德国力士乐公司，它需要较大的梭阀组予以支持，目前它的用量在减少。
负荷传感系统发祥于20世纪80年代的欧洲，越来越广泛地运用于中小型挖掘机上，节能效果显著。
它在各执行机构同时工作时，流量供给只取决于操纵手柄的开度，而与负荷大小无关，这克服了中心开式阀的这一缺点，使得作业可控性很强。
德国力士乐公司的LUDV系统、林德公司的LSC系统、日本小松公司的CLSS系统以及日立建机公司的负荷传感系统都属于这一类。
以上挖掘机液压控制系统共同特点是，中等负荷、空载和强阻力工作时节能效果明显，与CPU电子控制系统以及发动机控制装置联合应用，可使其控制功能大为扩展，实现极限负荷控制、多挡功率控制、空负荷自动低速运转等多种自动化功能。