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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天电气原理图的设计，元器件选型和计算，制订元件目录表第3-4天
2、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+SYLD”；电控柜内的中间继电器由片式继电器到OMRON继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
3、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、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
4、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（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
5、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
6、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
7、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
8、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。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
9、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
10、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，
11、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
12、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。 二配电盒的用途 1.便于管理，当发生故障时便于检修。
13、 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PW
14、M电流反馈；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#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，
15、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
16、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：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，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）安装中央配电盒用4个616
17、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/关键质量控制点：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，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：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。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
18、）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3.0Nm）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3
19、8Nm）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：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3.0Nm。）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3.0Nm，要求是连接牢固可靠。）安
20、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
21、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矩1.2Nm。）用410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1.2Nm。）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
22、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。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
23、的高低压状态，系统默认为低压状态，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
24、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选项设置），系统默认臂架旋转角度为270；当X型支腿处于单侧支撑时，单侧支腿完全展开，臂架旋转范围-0.5+120。当左旋转角度达到设定最大角度后旋转限位电磁阀DT35得电，臂架则无法再向左旋转；当右旋角度达到设定最大角度后旋转限位电磁阀DT36得电，臂架则无法再向右旋转。液压油温检测（A220、B220）：通过装设在油压箱上的温度传感器检测液压油温，当液压油温超过设定值（40）时，冷却风机开始工作。当液压油温T0时，限定以10排量泵送；当液压油温0T15时，限定以30排量泵送；当液压油温15T85时，泵送排量无限制
25、，当液压油温T85时，停止泵送。搅拌反转（B109）：压力开关动作或搅拌反转开关（AB109）得电，DT11得电搅拌轴开始反转，挡脚板反转信号消失，搅拌轴延时搅拌8s后自动停止反转。支腿动作（B113）：操作支腿动作开关（B113得电），底盘柴油机升速至1000rpm,支腿工作。臂架到位（B212）：臂架到位后（B212得电），才允许动支腿，此时不允许旋转臂。紧急停止（B112）：按下支腿操作盒、维修操作盒、小操作盒或遥控控器上的紧急按钮（B112得电），SYLD显示屏提示“紧急停止”，此时无法进行任何操作。缓冲控制（B129、B120）：泵送换向时，压差传感器B129、B120依次动作，主油泵排量换向时自动减小，以实现缓冲控制。退活塞（B115、116）：活塞退出时泵车底盘柴油机自动升值设定转速，可实现活塞的退出、保持与停止。油压表与预热开关（117、208）：操作开关转换至油压表（117得电）或预热（208得电）位置，分别启动油压表开关阀（T33得电）或预热功能的各电磁阀。手动升降速（201、209）：升速为210得电，降速为209得电，可通过钮子开关手动调节地盘柴油机速度。喇叭控制（105）：程序上的报警直接从105输出控制A8，小操作盒的喇叭开关直接驱动KA813
