CA-20型地下矿山自卸汽车设计【4张CAD图纸和说明书】

目 录
第一章 电气系统设计概述 1
第二章 电气系统设计方案 3
2.1 电气设计方案框图 3
2.2 基本思路 3
2.3主要性能特点及参数 3
第三章 电气系统设计方案的实现 5
3.1 总的工作原理 5
3.2电气系统的各部分的设计 5
3.2.1电源及启动部分 5
3.2.2照明和信号装置部分 5
3.2.3 指示仪表与传感器部分 5
第四章 可编程序控制器 10
4.1 PLC的概念及发展 10
4.1.1 PLC发展回顾 10
4.1.2 PLC在中国的发展 10
4.1.3 PLC的现状 11
4.1.4 PLC的发展趋势 12
4.1.5 软PLC技术 13
4.2 可编程序控制器的结构及工作原理 14
4.2.1可编程序控制器的基本结构 14
4.2.2 可编程序控制器的工作原理 14
4.3 PLC的应用领域 15
4.4 CA-20地下自卸汽车控制技术的选取 16
4.5控制对象的选择 17
4.6 PLC控制系统工作框图 17
第五章 硬件设计和配制 18
5.1 FX2N功能和性能介绍 18
5.2输入模块 19
5.3输出模块 20
第六章  PLC控制电气原理 22
第七章 软件设计 23
7.1发动机冷却液温度监控部分软件设计 23
7.2蓄能器压力监控部分软件设计 23
7.3液力变矩器油监控部分软件设计 24
7.4发动机转速监控部分软件设计 25
7.5 输入输出分配 25
7.6 程序清单 28
7.7程序框图 33
第八章 PLC控制系统抗干扰措施 38
8.1 硬件抗干扰措施 38
8.1.1 抑制电源系统引入的干扰 38
8.1.2 抑制接地系统引入的干扰 39
8.1.3 抑制输入输出电路引入的干扰 39
8.1.4 抑制外部配线干扰的措施 39
8.2 软件抗干扰措施 40
第九章 模拟仿真 41
小 结 48
致谢 49
参 考 文 献...................................... 50
第一章 电气系统设计概述
CA-20地下矿山自卸汽车电气系统的设计在整个地下自卸汽车的设计项目中占有相当重要的地位，这是由电气系统的功能决定的，CA-20地下矿山自卸汽车电气系统不仅要为车辆的运行提供电力能源，而且要对车辆从启动到熄火的全过程进行实时监控，并以信号报警方式提醒驾驶员操作。该电气系统控制突出体现了机电一体化在自卸车上的应用，它能满足人们对自卸汽车安全性、可靠性、操作简便性等多种要求。
CA-20地下矿山自卸汽车属于矿山工程机械，输出功率大，且受工作环境条件和运行要求的限制，这就要求地下自卸汽车的电气系统能适应特殊的工作环境、湿度、振动、雨淋和尘埃等条件，并具有较高的可靠性，需要时有防止对无线电通讯和电子设备干扰的措施。因此其整机电气系统的设计与一般汽车电气系统的设计有很大的不同。主要区别之处如下：1、地下自卸汽车采用柴油机为动力，具有功率大、启动扭矩大的特点，且柴油机转速变化大而频繁，因而发电机供电质量相当差，但没有蓄电池点火系统；2、地下自卸汽车在矿坑作业，工况差，油、水、泥、振动和高温等，对整机电气设备，线束及连接形式有较高的要求。3、由于工况复杂，要求地下自卸汽车的控制尽量简单，也可以来简化驾驶员的操作，减轻驾驶员负担。这就要求地下自卸车的自动控制部分具有很高的可靠性，且易于维护。
根据CA-20地下矿山自卸汽车电气系统要实现的主要功能，通常可把CA-20地下矿山自卸汽车的电气系统分为五大部分：
1、电源及启动部分：主要由启动机、蓄电池和发电机及其电压调节器组成。启动部分的作用是通过启动机将蓄电池的电能转换成机械运动来起动发动机，从而带动发电机发电并联合蓄电池供给整机电力能源。
2、照明和信号装置部分：照明系统是为了保证自卸汽车在夜间行驶及阴暗的矿坑里工作时的照明及安全需要，信号装置是通过声响和灯光向其它车辆的司机和行人发出警告，以引起注意，确保行驶和工作安全。其包括：前大灯、后大灯、驾驶室内灯、倒车灯、转向灯、制动灯、示廓灯、电喇叭、报警批示灯等。
3、指示仪表与传感器部分：作为司机了解车辆工作状况的“眼睛”，对确保车辆行车安全、及时排除故障和避免发动机出现严重故障起着重要的作用，通常包括车速表、时钟、燃油表、温度表、电流表、温度传感器、压力传感器等。从而对需要监视的信号点进行检测，通过信号处理，利用以上表盘、指示灯显示，或输往后续控制系统。各种仪表都合理的布置在仪表盘，仪表盘安装在驾驶座前面便于观看的位置，使司机能随时了解车辆的行驶情况和发动机工作状况。要求各个仪表结构简单、工作可靠、显示数据清晰、准确、指示值受电源的电压波动和环境温度变化的影响小，除此之外，仪表的抗震、耐冲击性能也要好。
4、电气系统控制部分：这部分是实现自动控制的关键，它组成了自卸汽车的操纵系统。电气系统控制部分主要包括：电源总开关、启动开关、预热开关、钥匙开关、照明及指示灯开关、PLC控制系统及继电器的选取，及PLC控制系统的程序设计。
5、线束设计部分：电线束是自卸汽车的神经系统，通过合理地设计布置，连接电源，以及各种控制器、用电器、显示器、保护器和报警器等电气设备与装置，使之实现其功能。因此，电线束是自卸车的关键系统之一。

第二章 电气系统设计方案
   2.1 电气设计方案框图

图2.1 电气系统原理图
2.2 基本思路
按照上述方框图图2.1，本系统的主要功能部分，照明指示电路、传感器电路、仪表显示电路、声光报警电路以及PLC控制电路都由电源系统提供工作电源，传感器把检测到的各种数据，一路采用仪表盘并结合声光报警单元在数据超过报警极限时发送电信号到发光报警电路，直观的显示出来并发出报警信号，以利于驾驶员实时监控整机的工作状况，采取相应的操作。另一路则把传感器所测得的各检测点的实时数据信号，通过合适的模块传输到PLC控制器内部，在程序的运行中，使PLC发出指令实现实时的自动控制。由于驾驶员通过仪表显示的数据可以通过各种开关及PLC控制系统来做出合理操作，从而使整个汽车可以在各种工况下都可以安全可靠的运行。
2.3主要性能特点及参数
CA-20地下自卸汽车是载重量为20t的矿用车，我们选择了底特律公司的series50系列柴油发动机，根据在本电气系统设计的要求及参数需要，需要的柴油发动机各项参数如下：
发动机排量：8.5L        额定输出功率：207kW
额定转速：  2100r/min   输出扭矩：    1186
发动机冷却剂容量：16L   压缩比率：15.0：1