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1、主讲：李和清（高级讲师）主讲：李和清（高级讲师）主讲：李和清（高级讲师）主讲：李和清（高级讲师）第一页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2 2工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础第一节第一节 电气控制基础电气控制基础1.1 1.1 概述概述 （一）电气系统的组成 工程机械电气系统的组成：电气设备和电子系统。工程机械电气设备包括：蓄电池及发电机、起动系统、充电系统和各种用电设备。工程机械电子系统包括：发动机电子控制燃油喷射系统电子检测与监控系统、电子智能控制系统等。第二页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。3 3工程机械电气控制基础工程机械电气控制基
2、础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础（二）（二）电气系统的特点电气系统的特点 工程机械电气设备的组成：电源设备、用电设备和其它辅助设备。工程机械电气设备的特点：低压、直流、单线制和负极搭铁。工程机械电子系统的组成：传感器、微机控制器和执行装置等。第三页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。4 4工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础（三）电子控制系统分类（三）电子控制系统分类 电子控制装置，这类装置与车上机械部件进行配合使用，形成“机电一体化”系统，直接用于控制设备运行并改善其性能。如发动机电子控制、底盘电子控制、工作装置电子控制等。车载电子装置，
3、是在设备工作环境下独立使用的电子装置，和设备本身的性能无直接关系。如车载GPS、车载电话、汽车音响及多媒体等。第四页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。5 5工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象传感器传感器人机交互人机交互工程机械电子控制系统组成框图工程机械电子控制系统组成框图（四）电子控制系统组成（四）电子控制系统组成第五页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。6 6工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 传感器传感器是将某种变化的物理量或化学量转化成对应的电信号的元件
4、。电子控制单元电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)即工程机械的微机控制系统，是以单片机为核心而组成的电子控制装置，具有很强的数学运算和逻辑判断功能，执行器执行器是ECU动作命令的执行者，主要是各类机械式继电器、直流电动机、步进电动机、电磁阀或控制阀等执行器件。第六页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。7 7工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 应用举例应用举例YZ18YZ18全液压压路机电子控制系统示意图全液压压路机电子控制系统示意图第七页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。8 8工程机械电气控制基础工程机械电气控制基
5、础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础1.2 1.2 电气线路基础电气线路基础电气线路基础电气线路基础 （一）（一）（一）（一）电路的基本概念电路的基本概念电路的基本概念电路的基本概念 电路：电流的通路，为了某种需要有某些电工设备或元件按一定方式组合起来的。包括电源、负载和中间环节。回路：电路中任一闭合路径称为回路。电源：电路中提供电能的设备。负载：电路中取用电能的设备。中间环节：传输、控制和分配电能的作用。电路通常有通路、断路、短路及接触不良四种状态。第八页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。9 9工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础泵车电源控
6、制回路原理图泵车电源控制回路原理图第九页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1010工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础（二）（二）（二）（二）整机线路的分类整机线路的分类整机线路的分类整机线路的分类 整机线路按功能划分一般包括以下几个部分：整机线路按功能划分一般包括以下几个部分：1 1）电源电路：由蓄电池、发电机、电源开关及相应指示装置）电源电路：由蓄电池、发电机、电源开关及相应指示装置电路组成；电路组成；2 2）起动电路：由点火开关、继电器、起动马达、发电机、预）起动电路：由点火开关、继电器、起动马达、发电机、预热控制器及相关保护装置电路组成；热
7、控制器及相关保护装置电路组成；3 3）仪表电路：由仪表、传感器、各种报警指示灯及控制电器组）仪表电路：由仪表、传感器、各种报警指示灯及控制电器组成的电路；成的电路；4 4）行走控制电路：由行走液压泵、）行走控制电路：由行走液压泵、行走行走液压马达及相关控制阀组上的电液压马达及相关控制阀组上的电磁阀组成的电路；磁阀组成的电路；第十页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1111工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 5 5）工作装置控制电路：）工作装置控制电路：由主液压泵、主液压马达或主油缸及相关控制阀组上的由主液压泵、主液压马达或主油缸及相关控制阀组上的
8、电磁阀组成的电路电磁阀组成的电路。6 6）辅助装置控制电路：为提高车辆安全性、舒适性、经济性等各种功能）辅助装置控制电路：为提高车辆安全性、舒适性、经济性等各种功能的电气装置组成的电路。包括风窗刮水装置、音响装置、空调装置及照明电的电气装置组成的电路。包括风窗刮水装置、音响装置、空调装置及照明电路等。路等。第十一页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1212工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 （三）（三）（三）（三）电路的保护电路的保护电路的保护电路的保护 电气控制系统必须在安全可靠的条件下来满足施工工艺的要求，因电气控制系统必须在安全可靠的条件下
9、来满足施工工艺的要求，因此在下线路中必须设有各种保护装置，保证设备和人身安全。此在下线路中必须设有各种保护装置，保证设备和人身安全。1 1）短路保护：熔断器或低压断路器来实施保护；）短路保护：熔断器或低压断路器来实施保护；2 2）过载保护：电器因长期超载运行而引起的温升和电流超过额）过载保护：电器因长期超载运行而引起的温升和电流超过额定值，一般利用热继电器、电流反馈实施监测和保护；定值，一般利用热继电器、电流反馈实施监测和保护；3 3）零位保护：确保工作装置在非工作位置才容许机器起动而实）零位保护：确保工作装置在非工作位置才容许机器起动而实施的保护，如发动机或电动机起动；施的保护，如发动机或电
10、动机起动；4 4）自锁及互锁：统称为电器的联锁控制。）自锁及互锁：统称为电器的联锁控制。第十二页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1313工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础（四）（四）（四）（四）电线与线束电线与线束电线与线束电线与线束 常用的电线有低压导线、高压导线、防干扰屏蔽线等常用的电线有低压导线、高压导线、防干扰屏蔽线等 线束：为了使机器电气线路安装方便、牢固和整齐美观，在布置和连线束：为了使机器电气线路安装方便、牢固和整齐美观，在布置和连接导线时，将走向相同的导线用聚氯乙烯塑料带包扎成束，称作线束。有接导线时，将走向相同的导线用聚氯乙烯
11、塑料带包扎成束，称作线束。有的还套上胶管或波纹管，为方便维修，线束两端通常用接插件连接。的还套上胶管或波纹管，为方便维修，线束两端通常用接插件连接。接插件：由插头与插座两部分组成，接插件：由插头与插座两部分组成，有片式和针式之分。有片式和针式之分。组成：主要由电线、聚氯乙烯塑料带、波纹管及接插件组成。组成：主要由电线、聚氯乙烯塑料带、波纹管及接插件组成。第十三页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1414工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础专业线束用附件专业线束用附件第十四页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1515工程机械电气控制基础工程机械电气
12、控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础第十五页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1616工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础表一表一 代表导线颜色的字母标记代表导线颜色的字母标记棕红橙黄绿蓝紫灰白黑粉N/BrRH/OYGU/BlVS/GrWBF导线截面mm21.01.52.53.04.06.01013允许截流A1114202225355060表二表二 低压导线允许负载的电流值低压导线允许负载的电流值第十六页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1717工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础表三表三
13、汽车用电系统双色低压线主色规定汽车用电系统双色低压线主色规定 序号用电系统名称电线主色代号1 电气装置接地线黑B2 点火、起动系统白W3 电源系统红R4 灯光信号系统（包括转向指示灯）绿G5 防空灯系统及车身内部照明系统黄Y6 仪表及报警指示系统和喇叭系统棕Br7 前照灯、雾灯等外部灯光照明系统蓝Bl8 各种辅助电动机及电气操纵系统紫V9 收放机、电子钟、点烟器等辅助装置系统紫V10其它橙O第十七页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1818工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 （五）（五）电路图的识别电路图的识别 电气控制系统是由许多电气元件按一定
14、要求连接而成。为了表达生产机械电气控制系统的组成及工作原理，便于电气元件的安装、调试和维护，在图上用不同的图图形形符符号号来表示各种电气元件，并用文文字字符符号号来进一步说明个电气元件，用在个电器接线端子用字母数字符号标记（GB4728-1984）。常用的电气控制系统图纸有五种：电气原理图、电器布置图、电气互连图、电气接线图及安装线束图。第十八页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。1919工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础1.3 1.3 1.3 1.3 电子电路基础电子电路基础电子电路基础电子电路基础 电子技术是在常规电气技术基础上发展起来的，却具
15、有与常规电电子技术是在常规电气技术基础上发展起来的，却具有与常规电气不同的技术概念。其基础理论主要包括气不同的技术概念。其基础理论主要包括模拟电子技术模拟电子技术和和数字电子技数字电子技术术。第十九页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2020工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 模拟电子技术模拟电子技术 是处理连续变化的电信号的技术，一般来说电压、电流、阻抗等都是处理连续变化的电信号的技术，一般来说电压、电流、阻抗等都是模拟信号，即用电信号的变化来传递是模拟信号，即用电信号的变化来传递“量量”的变化。的变化。1.温度测量电路 R Rt t为为热热敏
16、敏电电阻阻式式水水温温传传感感器器，通通过过与与一一个个电电阻阻R R1 1串串接接到到5V5V电电压压电电路路，把把随随温温度度变变化化的的阻阻值值变变换换成成变变化化的的电电压压值值，输输出出给给ECUECU。应用举例分析应用举例分析第二十页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2121工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 数字电子技术数字电子技术是处理脉冲信号的技术，用两个符号即是处理脉冲信号的技术，用两个符号即”0“”0“和和”1“”1“来表示量，它是来表示量，它是离散的数值和符号离散的数值和符号,相对应的有通、断型传感器，或者是开关触点的相对
17、应的有通、断型传感器，或者是开关触点的通、断状态。通、断状态。2.节气门开关电路 应用举例分析应用举例分析第二十一页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2222工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 （一）数字电路的主要特点（一）数字电路的主要特点（一）数字电路的主要特点（一）数字电路的主要特点 1 1）数字信号采用数字形式表示，在时间上是不连续的，总是发生数字信号采用数字形式表示，在时间上是不连续的，总是发生在一系列离散的瞬间；在一系列离散的瞬间；2 2）数字信号的表示方法采用二值逻辑，用）数字信号的表示方法采用二值逻辑，用1 1和和0 0表示电压或
18、电表示电压或电流的两种对立状态流的两种对立状态,对电压的高低或者电流的大小并不十分讲究；对电压的高低或者电流的大小并不十分讲究；3 3）数字技术主要研究电路的逻辑功能，反映电路的输出和输入之间的）数字技术主要研究电路的逻辑功能，反映电路的输出和输入之间的逻辑关系。逻辑关系。第二十二页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2323工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 （二）脉冲的波形及其参数（二）脉冲的波形及其参数（二）脉冲的波形及其参数（二）脉冲的波形及其参数 数数字字电电路路中中的的工工作作信信号号是是不不连连续续变变化化的的脉脉冲冲信信号号，即即指
19、指脉脉动动、短短促促和和不不连连续续的的意意思思，它它是是有有一一系系列列暂暂态态过过程程所所组组成成。脉脉冲冲的的波波形形可可以以是是多多种种多多样样的的，列列如如常常见见的的有有矩矩形形波波、尖尖脉脉冲冲波波、三三角角波波、锯齿波等。锯齿波等。第二十三页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2424工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础 1 1）脉冲的主要技术参数：）脉冲的主要技术参数：脉冲幅值脉冲幅值U Umm：脉冲从起始的静态值到峰值之间的变化量。：脉冲从起始的静态值到峰值之间的变化量。脉冲宽度脉冲宽度t tp p：脉冲从前沿的：脉冲从前沿的0.
20、5U0.5Umm变化到后沿的变化到后沿的0.5U0.5Umm所需要时间所需要时间 脉冲周期脉冲周期T T：周期性的脉冲信号，前后相邻的两个脉冲的前沿或：周期性的脉冲信号，前后相邻的两个脉冲的前沿或 后沿之间的后沿之间的时间间隔。时间间隔。占空比占空比：脉冲宽度：脉冲宽度t tp p与脉冲周期与脉冲周期T T的比值，一般用百分比来表示的比值，一般用百分比来表示 2 2）脉冲的主要控制方式：）脉冲的主要控制方式：脉冲的调幅、调频、调脉宽脉冲的调幅、调频、调脉宽（演示教学仿真动画）（演示教学仿真动画）第二十四页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2525工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机
21、械电气控制基础工程机械电气控制基础 PWM：输出频率不变(频率变化容易引起设备振动,不推荐使用)，占空比可调的连续脉冲串。应用：液压泵流量控制、液压马达转速控制及直流电动机调速。满足以下公式：式中，为脉冲输出占空比 PTO：输出频率可变，脉冲数可变，脉冲宽50%的脉冲串。应用：步进电机转速控制第二十五页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2626工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础（a a）（b b）应用举例分析（一应用举例分析（一应用举例分析（一应用举例分析（一）主油泵排量控制电路主油泵排量控制电路 发动机转速控制电路发动机转速控制电路第二十六页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。2727工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础工程机械电气控制基础第二十七页，编辑于星期六：二十三点 五十九分。