课程设计电气

1、 电气课程设计 课题任务书 系 部： 专 业： 指导教师： 课题名称 设计 内容及 要求 1、设计条件 （原始参数、技术要求等；本栏填写不下可另加附页） 2、设计任务（方案、计算、编程、绘图、实验、测试等；本栏填写 不下可另加附页） 3、设计要求（设计任务的量化要求及质量要求） 设计 工作量 1、设计电气原理图。 2、选择电气元件，制订元件目录表。 3、设计布置图和控制台面板布置图。 4、设计安装接线图和控制台面板安装接线图。 5、列出参考资料目录。 6、编写设计说明，写出设计小结。 进度 计划 起止日期（或 时间量） 设计内容（或预期目标） 备注 第1天 收集材料，方案论证 第2天 电气原理

2、图的设计，元器件选型和计算， 制订元件目录表 第 3-4 天 第5天 第6天 编写设计说明和使用说明书 成绩评定 办法（评 定考核项 目、考核 标准、所 占比重） 参考资料 系（部） 主管领导 意见 年月日 3 课程设计说明书 1. 泵车电气发展史 1.1 简介 三一重工的泵车电气系统历经三代发展， 其中杨控制单元从第一代 “由继电器组成” 到 第二代：“ PLC+TD200”；再到目前的第三代“ SYMC+SYL”D；电控柜内的中间继电器由片式继 电器到 OMRO继N 电器再到中央配电盒，显示器由TD200单色文本显示升级为 SYLD高清液晶 显示器， 操作模式由复杂的菜单式操作演变为简单明

3、了的钮子开关控制， 整车线路由很多芯 电缆改为专业厂家订制的线束，柜内由螺钉连接全部改为接插件连接。 三一新型泵车电气控制系统在国内首家采用工程机械专用控制器和汽车线束， 使得控制 系统的智能化程度、适应恶劣工况的能力大大提高。同时，CAN总线技术的全面应用使整个 系统浑然一体， 较之传统的 PLC控制系统， 在简化布线的同时， 也增强了系统的稳定性与可 靠性， 控制界面更加好， 抗干扰能力更强。 本控制系统由核心器件工程机械专用运动控制器 （SYMC专用控制器） 与工业显示屏 （ SYLD液晶显示屏） 加上操作元件和线路等组成。 2. 重要元器件的介绍 2.1 电路板 电路板主要由焊盘、过孔

4、、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电气边界等 组成，其主要分类为以下三种： 单面板 Single-Sided Boards: 我们刚刚提到过，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一 面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板 （ Single-sided ）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布 线间不能交 * 而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。 双面板 Double-Sided Boards : 这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的 电路连接才行。这种电路间的桥梁叫做导孔

5、（ via ）。导孔是在 PCB上，充满或涂 上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍， 而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电 路上。 多层板 在较复杂的应用需求时，电路可以被布置成多层的结构并压合在一起，并在层间 布建通孔电路连通各层电路。 内层线路 铜箔基板先裁切成适合加工生产的尺寸大小。基板压膜前通常需先用刷磨、微蚀 等方法将板面铜箔做适当的粗化处理，再以适当的温度及压力将干膜光阻密合贴附其 上。将贴好干膜光阻的基板送入紫外线曝光机中曝光，光阻在底片透光区域受紫外线 照射后会产生聚合反应（该区域的干膜在稍后的显影、蚀铜

6、步骤中将被保留下来当作 蚀刻阻剂），而将底片上的线路影像移转到板面干膜光阻上。撕去膜面上的保护胶膜 后，先以碳酸钠水溶液将膜面上未受光照的区域显影去除，再用盐酸及双氧水混合溶 液将裸露出来的铜箔腐蚀去除，形成线路。最后再以氢氧化钠水溶液将功成身退的干 膜光阻洗除。对于六层（含）以上的内层线路板以自动定位冲孔机冲出层间线路对位 的铆合基准孔。其中 Multi-Layer Boards ，为了增加可以布线的面积，多层板用上了 更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏 牢（压合）。 板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧 的两层。大部

7、分的主机板都是 4 到 8 层的结构，不过技术上可以做到近 100 层的 PCB 板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用 许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧 密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出 来。 电路板的自动检测技术随着表面贴装技术的引入而得到应用，并使得电路板的封 装密度飞速增加。因此，即使对于密度不高、一般数量的电路板，电路板的自动检测 不但是基本的，而且也是经济的。在复杂的电路板检测中，两种常见的方法是针床测 试法和双探针或飞针测试法。 三一电路板如右图： 上面电路板

8、有继电器、电容、晶体管、插线口、电阻、芯片等等，它主要控制着 泵车的油门和调速、或者是电路中电磁阀的得电与失电，以及各主要开关的接通与闭 合等。 继电器在电路板中的作用是当电路中的电流通过时从而控制。就是低压控制高压，小 电流控制大电流。 电容在电路板中的作用： 1 电力电缆并电容，矫正功率因数。 2 单相电机电缆并电容，取得前移的电流，获得旋转磁场。 3 三相电机电缆并电容，可能是要获得激磁电流，做为发电机用。 4 继电器、电磁铁并电容，为了消除断电时产生的干扰。 5 某些设备电源进口并电容，为了消除干扰（双向）。 6 交流整流电路电源并电容，为了滤波。 7 某些直流焊机并电容，为了储能。

9、8 电子设备内部并电容原因很多：消除干扰，滤波，储能，谐振，耦合，隔直，矫正频率，补偿， 等等 主要利用电容的几个特性： 1 电流超前 2 隔直 3 储能 4 电容两端电压不能突变 晶体管在电路中的作用： 改变信号频率的强弱 电阻在电路板中的作用： 它具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性。广泛应用在耦合、隔直、旁路；滤波、调谐、能 量转换和自动控制等电路中。 熟悉电容器在不同电路中的名称意义， 有助于我们读懂电子电路图 2.2 中央配电盒 一 配电盒由熔断器、继电器、二极管、保险等组成。 1熔断器： QF1总电源，允许电流 30A；QF2示宽灯， 允许电流 10A；QF3示宽灯， 允许电流

10、10A；QF4工作灯，允许电流 10A；QF5电源指示灯，允许电流 7.5A； QF6喇 叭，允许 7.5A ；QF7 遥控器电源，允许电流 7.5A ； QF8六节臂辅电控柜电源，允许电流 10A；QF9主控制器电磁阀，允许电流15A；QF10SYMC、SYLD、 SYEB工作电源； QF11 维修操作盒电源，允许电流 7.5A ；QF12小操作盒电源，允许电流 7.5A ； QF13维修操作 盒、温度传感器、液压油位传感器、支腿到位开关，允许电流7.5A 。 熔断器的作用： 熔断器是短路保护器，主要进行短路保护或严重过载保护。它主要由熔体和安装熔体 的绝缘体组成。使用时，熔体串接于被保护电

11、路中，当电路发生故障时，熔体被瞬间熔断 而分段电路，从而起到保护作用。 2继电器： KA1A控制上装总部电源打开； KA1B控制上装总电源打开； KA2控制 遥控接收器电源； 控制遥控器紧停； KA5-1紧停断开 DT1；KA5-2紧停断开旁通阀； KA5-3 紧停信号输入点； KAB-1控制喇叭； KAB-2控制喇叭； KA31控制示宽灯； KA32控制 震动电机； KA9控制发动机熄火。 继电器的作用： 主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双 金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机 断电停车，起到过载保护的作用。鉴

12、于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的 时间，因此，继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。 3二极管： D1.二极管，允许电流 3A；D2. 二极管，允许电流 3A。 晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处两侧形成空 间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的 扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时， 外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有 反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏 置

13、电压值无关的反向饱和电流 I0 。当外加的反向电压高到一定程度时， p-n 结空间电荷层 中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大 的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。 4保险：深红色许电流 7.5A ；红色许电流 10A；蓝色允许电流 15A; 绿色允许电流 30A 通过这些控制器可以起到保护电路，也可以控制控制部分电器的开启，右边有两个插 口、下端四个插口分别与线束配合， 以便于电信的进与出， 将一复杂的电路简单化。 配电盒的用途 1. 便 于 管 理 当发生故障时便于检修 2.3 SYMC 1)SYMC主要功能 1数据采集与输出：包括开关量、模拟量

14、和脉冲信号等； 2控制功能：包括顺序控制、逻辑控制、定时和计数等 3数据处理功能： 包括基本数学运算、 比较、 对字节的运算、 PID 运算和滤波等 4输入 /输出接口调理功能：具有 A/D、D/A 转换功能，通过 I/O 端口完成对模拟量的 控制和调节： 5通信、 联网功能： 通过 CAN通讯接口， 可现实多个 SYMC或 SYMC与其他器件的联网、 通讯。 （2）SYMC主要特点 1国内第一款通用工程机械运动控制器； 2使用 IEC61131-3 标准开发环境，支持五种开发语言； 3提供超过 90 个独立输入输出端口； 4多达 44 路大容量出口，直接驱动电磁阀工作； 5高精度 PWM电流

15、反馈； 6内置工业以太网支持； 7集成两个 CAN2.0 接口； 8高防护等级（ IP67 ）、高可靠性。 （ 3） SYMC正面如图 正面左侧有两个小三角标志，左端大端子（ 34 针）标记为 A1 ，小端子（ 26 针）标记 为 A2 ，右侧大端子（ 34 针）标记为 B1 ，小端子（ 26 针）标记为 B2 ，大小端子如图 小 AMP 端子） 大 AMP 端子） 小 AMP 端子线号排列：从左至右，第一排为1#7# ，第二排为 8#13#，第三排为 14# 19#，第四排为 20# 26#。 大 AMP端子线号排列： 从左至右， 第一排为 1# 9#，第二排为 10#17#，第三排为 18

16、# 25#，第四排为 26# 34#。 2.4 主电控柜线束总成 线束的定义： 一组金属线和电缆绑在一起， 运载设备之间来往的信号和电源的连接。 线束的功能： 在现代，线束特别多，电子控制系统与线束有着密切关系。有人曾经打了一个形象的 比喻：如果把微机、传感器与执行元件的功能用人体来比喻，可以说微机相当于人脑， 传感器相当于感觉器官，执行元件相当于运动器管，那么线束就是神经和血管了。 线束是电路的网络主体，连接的电气电子部件并使之发挥功能，没有线束也就不 存在电路。在目前，线束编成的形式基本上是一样的，都是由电线、联插件和包裹胶 带组成，它既要确保传送电信号，也要保证连接电路的可靠性，向电子电

17、气部件供应 规定的电流值，防止对周围电路的电磁干扰，并要排除电器短路。 线束从功能上来分，有运载驱动执行元件（作动器 ） 电力的电力线和传递传感器输 入指令的信号线二种。 3. 各工位装配 3.1 一工位 准备： 按物料清单准备物料及工具， 并检查物料是否合格， 工具能否正常使用 线槽加工： 10 把线槽锯成 34cm的 2根， 44cm的 2根， 44cm的 2根，准备 35cm导轨一根。（所用工 具有接线钳，要求长度误差 2mm） 将线槽放置于配电板上， 在配电板上的开孔处为线槽分别打出几个固定线槽的小孔 （工 具：电钻） 线槽、 导轨安装： 利用 48 的螺杆将线槽及导轨固定在配电板上，

18、 修整线槽 （工具： 电动枪，关键特性值、拧紧力矩 1.2N.m 安装 SYMC：用四个 646螺杆，把 SYMC控制器固定在 配电板上（所用工具： 电动枪，拧紧力矩 10.0N.m ） / 关键质量控制 安装中央配电盒用 4 个 6 16 的螺杆，将中央配电盒固 定在配电板上（工具：电动枪，关键特性值拧紧力矩100N.m） 修整配电板：把线槽交接处的齿锯用钳子剪掉（工具、剪线钳，要求 点：剪短点必须平齐，无毛刺） 3.2 二工位 准备：按物料清单准备电控柜线束、扎带及工具，并检查物料是否合格，工具能否 正常使用。 电路板安装：将电路板按图示分别安装在导轨和配电板上。 放置线束： 检查主线束，

19、将线束安放在相应的线槽里。（要求是线束美观整齐） 将线束槽里的线束捋直，放置平顺。（要求是线束美观整齐） 接线： 合理剪掉线槽出线处的卡片， 使线束接头平整接出。 所用的工具有： 剪线钳） 根据电气原理图和电控柜配线图将配电盒、 SYMC及电路板正确的连接起来。 将连接处的线束捋顺，不要互相缠绕。（其关键控 制点在电气原理图线束电控柜配线图，要求是 各零部件连接正确，插接牢靠。） 盖线槽盖板： 剪取跟线槽相同长度的盖板，并安装在线槽上。 整理台面，检查线束接头是否插进到位。 3.3 三工位 准备：按物料清单准备电控柜、支架及工具，并检查物料是否合格，工具能否正常 使用。 拆卸配电板：将电控柜里

20、的配电板四个螺帽拧下，拆下配电板，拧下的螺帽放在电 控柜自带的朔料里。 （所需要的工具有：电动扳手，关键特性值是拧紧力矩为3.0N m） 11 装配支架： 装配支架将四个孔与柜体相对应，然后插入螺栓。 （其要求是：结合处连接牢固可靠） 用电动扳手将螺栓拧紧（所要的工具：电动扳手，关键特性值：拧紧力矩38N m） 安装闷盖：将电控柜的扩展线槽插孔装上闷盖。 整理： 将第二工位装配好的配电板放在电控柜旁边，留到下一步工序。 将拆卸下的配电板拿到第一工位。 3.4 四工位 准备： 按物料清单准备工作灯、 SYLD、螺丝、波纹管、扎带、支架及工具，并检查 物料是否合格，工具能否正常使用 安装 SYLD

21、： 将 SYLD套上橡胶点燃后置于电控柜柜门的相应位置。 使用支架和 68 螺丝把 SYLD 固定在电控柜柜门上。（所用的工具有：电动枪，其关 键特性值为拧紧力矩 3.0N m。） 安装配电板： 将配电板与柜体铆接的螺母相对齐。（其要求是连接处牢固可靠） 将 4 个螺杆插孔内并拧紧。（其工具有电动枪，关键特性值为拧紧力矩3.0N m，要求 是连接牢固可靠。） 安装工作灯： 将 LED灯灯架孔与柜灯支架上的孔相对齐。（要求是连接牢固可靠） 用 2个 48 的螺丝进行固定。（所用工具有：电动枪，其关键特性值为拧紧力矩 1.2Nm。） 3.5 五工位 备：按物料清单准备物料及工具， 并检查物料是否合

22、格， 工具能否正常使用。 查： 检查电控柜的 7 个 ITT 插头，勘查线是否存在歪斜或未查到位的情况。 检查柜内线束是否与泵车底盘线束相符。 线： 清理底盘线束插头保护套，把插头防水护套牢扯平到位。 根据线束编号，将底盘线束插接到电控柜上的 ITT 插头上。（要求是 ITT 插头插接牢 固可靠。） 理： 给柜门面板上的电气元件螺丝孔里打上硅胶用扎带扎好柜外线束。（所要工具有： 斜口钳。） 3.6 六工位 备：按物料清单准备物料及工具， 并检查物料是否合格， 工具能否正常使用。 定主线束插头： 将主线束的 ITT 插头垫上橡胶垫定位片插入相应的孔内。（所用的工具有：电动枪， 关键特性值为拧紧力

23、矩 1.2N m。） 用 4 10 的螺丝将 ITT 插头固定在电控柜上。（所用的工具有：电动枪，关键特性值 为拧紧力矩 1.2N m。） 装指示灯： 拧下 3 个指示灯的螺母。 把指示灯插入电控柜门的相应孔内。 拧紧指示灯的螺母。 最后将配电板上的线分别与工作灯、 SYLD 显示屏、 3 个工作灯（一个紧停）按要求连 接起来。 4. 局部电气原理的介绍 水洗（ A112）：水箱中水位高于浮子开关设定值时，按下水洗开关，A112 得电，水洗电磁 阀 DT10 得电。 测速（ A115）：里程表传感器信号送入 SYMC的脉冲输入 A115口， SYMC再根据脉冲个数的 多少计算出分动箱的相应转速

24、。 排量调节（ A113、 A114）： 近远遥控的排量增加减少信号由A113、A114 送入，以改变 电比例电压的大小。 臂架动作（ B114）：遥控状态时操作臂架动作， B114 得电地盘柴油机开始升速，停止动臂 架后， B114 失电，经过几秒后柴油机自动降至怠速。 近遥控转换 （A 124）: 操作小操作盒上的近遥控转换开关，A124 得电，系统换至遥控状态， B107 得电。 正反泵（ A125、 A108）：近控时操作正反泵开关， A125、A208 分别得电，底盘柴油机升 速至设定转速后相应的电磁阀得电，泵送开始。 高低压：（ A209）：选择泵送时的高低压状态，系统默认为低压状

25、态，当A209 得电后，系 统转换为高压状态。 搅拌（ A210）：将开关切换到搅拌位置 （A210 得电） ，搅拌阀工作（ DT9得电）。 主缸点动（ A211、 A212）：操作电动前进（ A211 得电）或后退（ A212得电）钮子开关，相 应电磁阀得电。 摆缸点动（ B125、 A116）：操作点动前进（ B125 得电）与后退（ A116得电）钮子开关时， 泵车相应电磁阀动作。 形式泵送检测（ A119、A120）：分动箱位置检测的输入点，行驶位置时A119 得电，泵送位 置时 A120 得电，用于判断分动箱所处状态。 旋转限位检测（ B119、 B111）：旋转限位通过机械式编码器实现，当四个支腿安全展开时， 可根据当前施工环境设定臂架旋转角度为270或者 360（旋转角度可通过显示屏参 数设置