樊菁敏

摘 要：隨著交通運(yùn)輸車(chē)輛的急劇增加，柴油機(jī)排放的尾氣已經(jīng)成為對(duì)地球環(huán)境污染的主要來(lái)源，杭州市區(qū)對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了相應(yīng)提升，杭重工程機(jī)械有限公司為了更好地響應(yīng)政府號(hào)召，要求將強(qiáng)夯機(jī)上使用的柴油機(jī)升級(jí)換代，決定用電控發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)替代原有的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。文章主要是介紹電控發(fā)動(dòng)機(jī)在QH4000強(qiáng)夯機(jī)上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)選型；控制模塊；功能要求；電控系統(tǒng)；圖紙

1 QH4000強(qiáng)夯機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)及電氣附件選型

電控發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型：QSL8.9-C325-30。

進(jìn)氣預(yù)熱器：方型進(jìn)氣預(yù)熱器，規(guī)格：24V/100A。安裝在進(jìn)氣蓋板上，接線柱參考坐標(biāo)：（213，483，-406），帶搭鐵線。

空調(diào)壓縮機(jī)：24V電壓系統(tǒng)空調(diào)，排量167cm3/r。

冷卻液輔助加熱：只含1個(gè)螺堵，無(wú)冷卻液加熱器。

發(fā)電機(jī)：規(guī)格：28V/70A，供應(yīng)商：北京佩特來(lái)，端子B+/D+/E/N/L。

轉(zhuǎn)速傳感器：機(jī)械轉(zhuǎn)速傳感器，安裝在飛輪殼上。

機(jī)油壓力傳感器：選件號(hào)SD 9294。

起動(dòng)機(jī)：規(guī)格：24V/7.5kW，大模數(shù)，減速式，干式起動(dòng)機(jī)，供應(yīng)商：北京佩特來(lái)，帶繼電器。

電壓：24V電氣系統(tǒng)。

2 電控發(fā)動(dòng)機(jī)QSL8.9-C325-30的簡(jiǎn)單介紹

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào)： 東風(fēng)康明斯QSL8.9-C325-30。

額定點(diǎn)功率/轉(zhuǎn)速： 242kW/2100r/min。

最大扭矩： 1385Nm/1500r/min。

低怠速： 700-900 r/min。

排放標(biāo)準(zhǔn)： 國(guó)Ⅲ。

3 電控發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊及實(shí)現(xiàn)方案的考慮

電控發(fā)動(dòng)機(jī)模塊：QSL8.9電控發(fā)動(dòng)機(jī)的電控模塊為CM2150A。

儀表要求：能支持CAN總線，同時(shí)要符合J1939通訊協(xié)議。

設(shè)計(jì)考慮如下：首先，儀表方面，如果采用從發(fā)動(dòng)機(jī)的ECM讀取數(shù)據(jù)，必須選用支持CAN總線的儀表，因此設(shè)計(jì)選用HSM的5.7寸智能監(jiān)測(cè)儀表；其次，要符合SAEJ1939協(xié)議J1939是通過(guò)串行通信方式在不同控制器接受或發(fā)送數(shù)據(jù)。最后，采用從發(fā)動(dòng)機(jī)上外接的水溫、油壓、轉(zhuǎn)速傳感器讀取數(shù)據(jù)，傳感器與機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器相同。

4 電控系統(tǒng)具體配置說(shuō)明

顯示器：ICP6600，7寸，一臺(tái)；控制器：IMCT3940，一臺(tái)；高度限位開(kāi)關(guān)：A2B-Z，帶錘，一只；高度限位開(kāi)關(guān)電纜：8m，一根；121芯線束總成：2m，一根；顯示器相關(guān)電纜：W100-8m，CAN1，一根。

5 強(qiáng)夯機(jī)電控系統(tǒng)功能要求

5.1 顯示要求

（1）主界面顯示：臂架圖形，電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、機(jī)油壓力。臂架角度、先導(dǎo)油路壓力、燃油液位、液壓油溫，發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)工作時(shí)間，作業(yè)半徑。（2）開(kāi)關(guān)量顯示：空濾堵塞報(bào)警、回油口堵塞報(bào)警、先導(dǎo)油口堵塞報(bào)警、先導(dǎo)油路開(kāi)啟指示、液壓油箱總閥狀態(tài)指示、急?？刂浦甘?、液壓油位低報(bào)警、變幅棘爪狀態(tài)提示、主卷提升高度限位報(bào)警、變幅卷?yè)P(yáng)三圈保護(hù)器限位報(bào)警（備用）。（3）故障報(bào)警：各傳感器報(bào)警及Can總線通訊報(bào)警。發(fā)動(dòng)機(jī)故障報(bào)警以及GPS故障或者鎖車(chē)提示信息等。（4）端口查詢(xún)：控制器I/O口的狀態(tài)檢測(cè)顯示。

5.2 控制要求

（1）輸出端口按照要求設(shè)置。（2）當(dāng)先導(dǎo)控制信號(hào)輸入時(shí)，輸出先導(dǎo)繼電器控制信號(hào)，打開(kāi)先導(dǎo)油路。（3）變幅棘爪位置檢測(cè)信號(hào)輸入時(shí)，判定變幅棘爪處于打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)變幅上限位繼電器控制信號(hào)輸出失效，變幅下限位繼電器控制信號(hào)輸出失效?？梢赃M(jìn)行變幅操作。（4）傾角傳感器感應(yīng)角度為79.5°時(shí)，變幅上限位繼電器控制信號(hào)輸出，禁止變幅仰動(dòng)作。指令優(yōu)先級(jí)大于b項(xiàng)。（5）三圈保護(hù)器控制信號(hào)輸入時(shí)，變幅下限位繼電器控制信號(hào)輸出，禁止變幅俯動(dòng)作。指令優(yōu)先級(jí)大于b項(xiàng)。（6）應(yīng)保證控制器與GPS模塊通訊順暢，鎖車(chē)防拆功能完善。（7）應(yīng)保證控制器與電控柴油機(jī)（康明斯電控發(fā)動(dòng)機(jī)）通訊順暢。（8）油門(mén)腳踏板電位計(jì)，油門(mén)旋鈕電位計(jì)接控制器走Can口控制柴油機(jī)油門(mén)。（9）GPS鎖車(chē)時(shí)，鎖發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)信號(hào)的同時(shí)也鎖先導(dǎo)繼電器控制信號(hào)。（10）顯示器可輸入動(dòng)態(tài)解鎖密碼，根據(jù)顯示器的動(dòng)態(tài)密碼給出解鎖密碼，每十分鐘更換一次。

5.3 通訊要求

CAN通訊，配置120歐姆電阻，按照雙方約定的通訊協(xié)議。

6 力限器的功能要求

6.1 力矩限制功能

當(dāng)操作者通過(guò)顯示器上的按鍵設(shè)置完畢強(qiáng)夯機(jī)當(dāng)前的工況和倍率后，通過(guò)油壓傳感器將力的信號(hào)傳入控制器并最終計(jì)算出實(shí)際重量，通過(guò)角度傳感器將主臂角度信號(hào)傳入控制器最終計(jì)算出工作幅度，微處理器通過(guò)查表功能利用當(dāng)前的工作幅度找到此時(shí)的額定起重量并在顯示器上顯示，同時(shí)控制器中微處理器將實(shí)際力矩和額定力矩相比較，當(dāng)達(dá)到額定力矩時(shí)，顯示器提示過(guò)載警告信號(hào)并發(fā)出聲音警告，控制器發(fā)出控制信號(hào)，此時(shí)危險(xiǎn)方向的操作被禁止。

6.2 報(bào)警提示功能

當(dāng)力限器系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部的專(zhuān)家診斷程序?qū)l(fā)出警告信號(hào)，并將此信號(hào)通過(guò)CAN總線發(fā)送給顯示器，在顯示器主頁(yè)面最上方的狀態(tài)欄顯示。

6.3 角度、高度和幅度區(qū)域限制功能

此功能的工作原理是根據(jù)強(qiáng)夯機(jī)需求而設(shè)計(jì)的起重性能曲線，現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境定位，通過(guò)分析強(qiáng)夯設(shè)備的自身重量隨著起重工況的變化而變化數(shù)據(jù)模型，結(jié)合起重設(shè)備吊臂的撓區(qū)模型，采用微電子技術(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算分析，使強(qiáng)夯設(shè)備工作在安全的工作范圍內(nèi)。在接近超載（保護(hù)吊臂，支腿等機(jī)構(gòu)安全），超力矩（整車(chē)傾翻安全），碰撞周?chē)ㄖ铮瑥?qiáng)夯設(shè)備構(gòu)等危險(xiǎn)情況時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)；在超出危險(xiǎn)情況時(shí)，及時(shí)切斷危險(xiǎn)方向的動(dòng)作。

6.4 端口狀態(tài)查詢(xún)和實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

力限器可以根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量和模擬量端口的不同配置，設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的端口狀態(tài)實(shí)時(shí)查詢(xún)監(jiān)控功能，來(lái)確保力限器對(duì)各端口的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

6.5 系統(tǒng)故障專(zhuān)家診斷功能，及解決方案

在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，力限器通過(guò)專(zhuān)家診斷功能，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的診斷，并提示故障原因；操作者可以根據(jù)系統(tǒng)自備的故障解決方案來(lái)解決問(wèn)題。

6.6 數(shù)據(jù)記錄功能

主機(jī)的數(shù)據(jù)記錄功能，可通過(guò)通訊接口將最近3000條超載記錄下載到計(jì)算機(jī)，并通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件將其轉(zhuǎn)換為EXCEL文件以方便閱讀。

數(shù)據(jù)記錄模塊可以記錄力限器系統(tǒng)每一次的改動(dòng)：工況改變，倍率改變，起升高度限位器狀態(tài)改變，系統(tǒng)斷電、通電狀態(tài)的改變，力限器故障，當(dāng)超載時(shí)將記錄所有可能的強(qiáng)夯機(jī)數(shù)據(jù)。

7 強(qiáng)夯機(jī)的電氣設(shè)計(jì)原理

7.1 電控系統(tǒng)組成

傳感器、控制器和執(zhí)行器三部分。

電控系統(tǒng)的基本組成：信號(hào)輸入裝置（各種傳感器）——電子控制單元（ECU）——執(zhí)行元件。

7.2 電氣設(shè)計(jì)原理

設(shè)計(jì)的相關(guān)圖紙主要有電氣原理圖、接線圖、線束圖、ECU接線圖、控制系統(tǒng)接線圖等。

8 結(jié)束語(yǔ)

安裝調(diào)試之后，在廠內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行了各參數(shù)的性能試驗(yàn)，試驗(yàn)報(bào)告顯示各試驗(yàn)參數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的指標(biāo)，并且操作方便，滿(mǎn)足了用戶(hù)的實(shí)際需求。