三一挖掘機新版電氣系統(tǒng)

1. 三一挖掘機電氣系統(tǒng)構(gòu)成與功能

1.1三一挖掘機電氣結(jié)構(gòu)、功能

電源系統(tǒng)：24V蓄電池（2塊12V串聯(lián)），帶整流的27V交流發(fā)電機。

電控系統(tǒng)：一臺EPS控制器或者一臺EC-7控制器，5個壓力傳感器、9個壓力開關(guān)、2個比例閥、4個電磁閥、1個步進電機驅(qū)動器、1個油門旋鈕傳感器、1個油門位置傳感器、1個水溫傳感器、1個柴油油位傳感器、1個機油壓力傳感器、1個發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器（脈沖量）。其中EC-7控制器包含一塊EC-7綜合轉(zhuǎn)換板，實現(xiàn)通信規(guī)約轉(zhuǎn)換、發(fā)動機頻率匹配等功能。

其它部分：空調(diào)、收音機、雨刷、大燈等。

1.2三一挖掘機模擬量傳感器配置及其關(guān)系

前泵有主壓傳感器和負壓傳感器，后泵有主壓傳感器和負壓傳感器，主閥有背壓傳感器；這5個傳感器用于采集兩個變量泵的工作狀態(tài)，從而對其排量進行調(diào)節(jié)，以維持整機的最經(jīng)濟、有效運行。（P=pq,q=Vn）

油門旋鈕傳感器采集當前油門旋鈕的位置，控制器根據(jù)該采樣值確定當前檔位，進而將發(fā)動機調(diào)節(jié)到與之對應的轉(zhuǎn)速。

油門位置傳感器采集當前發(fā)動機油門開度，是發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中的反饋值。

水溫傳感器、柴油油位傳感器和機油壓力傳感器一方面用于向用戶顯示水溫、柴油量和機油壓力，另一方面提供越限報警功能。

1.3三一挖掘機脈沖傳感器

1路脈沖傳感器信號用于采集發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速，發(fā)動機每旋轉(zhuǎn)一周，傳感器發(fā)出127個脈沖。如果控制器使用EC-7，該信號經(jīng)過EC-7綜合轉(zhuǎn)換板整形并4分頻處理后送入控制器。

1.4三一挖掘機開關(guān)量采集器配置及作用

 9個油壓力開關(guān)包括鏟斗挖掘、鏟斗卸載、斗桿挖掘、斗桿卸載、動臂提升、動臂下降、左回轉(zhuǎn)、右回轉(zhuǎn)和行走，控制器通過這些壓力開關(guān)獲取當前挖機的動作信息，用于電控調(diào)節(jié)的依據(jù)。

其它開關(guān)量包括：一個二次升壓按鈕用于5秒鐘的壓力補償、一個啟動和一個熄火開關(guān)量用于獲取鑰匙開關(guān)的當前位置。一個先導開關(guān)量用于獲取先導手柄是否在“鎖定”位置。

1.5  三一挖掘機開關(guān)量輸出配置及作用

1路步進方向輸出，用于控制步進電機旋轉(zhuǎn)方向。

1路啟動繼電器輸出，用于發(fā)動機啟動（給啟動電機上電）。

1路預熱繼電器輸出，用于溫度過低時啟動預熱。

1路熄火繼電器輸出，用于發(fā)動機熄火后維持3秒鐘的蓄電池供電，以便于電控系統(tǒng)作一些收尾工作。

1路二次升壓輸出，用于驅(qū)動二次升壓閥。

1路液壓先導輸出，用于驅(qū)動液壓先導閥。

1路高速行駛輸出，用于驅(qū)動高速行駛閥。

1.6  PWM輸出配置及作用

1路步進脈沖輸出，用于驅(qū)動步進電機。該脈沖與步進方向輸出一起控制發(fā)動機的升速和降速。

2路比例閥控制輸出，用于前泵和后泵的排量調(diào)節(jié)，輸出電流越大，泵排量越小。

2. 三一挖掘機電氣控制原理

2.1三一挖掘機發(fā)動機執(zhí)行機構(gòu)的構(gòu)造與調(diào)節(jié)原理

發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括：控制器（EPS或者EC-7）、觸摸屏、蓄電池、鑰匙開關(guān)、啟動電機、水溫傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、預熱器、步進電機驅(qū)動器、步進電機、油門機構(gòu)。

     三一挖掘機發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制器主要流程如下：

正常情況下使發(fā)動機運行在油門旋鈕檔位對應的轉(zhuǎn)速下。

啟動時不管油門旋鈕停在幾檔，都運行在1檔轉(zhuǎn)速，直到用戶改變檔位。

發(fā)動機運行在4檔以上（包括4檔），并且觸摸屏上自動怠速按鈕有效時，如果5秒鐘沒有負荷，發(fā)動機將進入怠速狀態(tài)，控制器自動將轉(zhuǎn)速調(diào)到1400轉(zhuǎn)/分，以節(jié)約燃油、降低噪音。在怠速狀態(tài)下如果控制器檢測到動作或者檔位變化，則自動恢復到相應檔位轉(zhuǎn)速。

發(fā)送機運行在4檔以下（不包括4檔），如果有動作，控制器自動將轉(zhuǎn)速提高到1400轉(zhuǎn)，以防止由于轉(zhuǎn)速過低而懣車熄火。

2.2三一挖掘機啟動過程

1、鑰匙開關(guān)達到上電位置，整車得電，控制器啟動，自檢。

2、鑰匙開關(guān)打到啟動位置，控制器檢查水溫，如果低于3度，啟動預熱器。不管是否預熱，都將油門位置調(diào)節(jié)到1檔，使啟動電機得電，帶動發(fā)動機運轉(zhuǎn)。

3、等待發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到800轉(zhuǎn)，停止啟動電機，啟動成功。此時用戶可以松開鑰匙開關(guān)，使其自動返回上電位置。（EPS控制器如果啟動成功后用戶不松開鑰匙開關(guān)，啟動電機會繼續(xù)運行，EC-7已經(jīng)做了改進。）

4、為了防止由于發(fā)動機啟動故障而損壞蓄電池，控制器具有如下保護：如果從開始啟動計時3秒仍未啟動成功，不管用戶是否松開鑰匙開關(guān)，都強行停止啟動電機，等待用戶重新啟動。如果連續(xù)三次啟動失敗，需要整車斷電后才可以再次啟動。

2.3 三一挖掘機熄火過程

鑰匙開關(guān)打到熄火位置，控制器使熄火繼電器閉合。

使發(fā)動機持續(xù)減速（方向繼電器失電，輸出步進脈沖）。

等待其轉(zhuǎn)速降到600轉(zhuǎn)以下（此轉(zhuǎn)速不可能再維持其運行，必然會停下來），停止減速控制輸出（停止步進脈沖的輸出）。

等待發(fā)動機轉(zhuǎn)速為0。

3秒后分開熄火繼電器，整車斷電，熄火成功。

2.4三一挖掘機調(diào)速過程

1、控制器讀取當前用戶設定的檔位值，在內(nèi)部查表得到對應的轉(zhuǎn)速的油門位置（轉(zhuǎn)速越高對應的油門位置值越?。缓蠛彤斍暗挠烷T位置比較。

2、如果當前轉(zhuǎn)速高過設定值50轉(zhuǎn)（油門位置值比設定值?。瑒t輸出步進脈沖，同時使方向繼電器分開（減速）。

3、如果當前轉(zhuǎn)速低過設定值50轉(zhuǎn)（油門位置值比設定值大），則輸出步進脈沖，同時使方向繼電器閉合（升速）。

4、如果當前轉(zhuǎn)速在設定值的正負50轉(zhuǎn)之內(nèi)（EC-7的控制精度提高到了正負30轉(zhuǎn)），則不做任何動作。

2.5 三一挖掘機轉(zhuǎn)速自動校準（EPS沒有）

一般作為挖機下線之前的最后一道工序，不過如果挖機在外長時間運行后轉(zhuǎn)速偏差較大，也可以由服務人員進行再次校準。所需工具：

大十字螺絲刀一把，用于打開后蓋板；

兩線短路插頭一個，用于連通校準端口。

具體步驟如下：

打開后蓋板。

將油門旋鈕打到1檔，啟動發(fā)動機。將模式改成H。

在觸摸屏上點擊“系統(tǒng)”，輸入口令后進入監(jiān)控界面，觀察當前轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速在900－1100范圍之外，需要手工調(diào)節(jié)油門拉桿到此范圍之內(nèi)。（新機下線必需，二次校準如果不是所有檔都向一個方向偏則不需要）

將短路插頭插入校準端口（在EC-7控制器上方）。

2.5 三一挖掘機轉(zhuǎn)速自動校準(續(xù))

5.    緩慢將油門旋鈕轉(zhuǎn)到11檔（在每一檔至少停留1秒），觀察當前轉(zhuǎn)速，等待其穩(wěn)定在2200轉(zhuǎn)左右時（大約需1－5秒），將油門旋鈕轉(zhuǎn)到10檔，依此類推，直至1檔。

6.   拔下校準端口上的短路插頭。

7.   檢查各檔位轉(zhuǎn)速是否合格。

8.   點擊觸摸屏，返回主顯示界面。

9.   檢查各檔位是否跳檔。

10.  如果步驟7或步驟9發(fā)現(xiàn)異常，可以從步驟4開始重復整個過程，重新校準一次。

11.  檔位及轉(zhuǎn)速都正常后，合上后蓋板。（須確認短路插頭已經(jīng)拔下）

12.  熄火。（熄火前必須再次確認短路插頭已經(jīng)拔下，否則本次校準可能不會生效）

2.6三一挖掘機步進電機驅(qū)動器

步進電機驅(qū)動器（簡稱步驅(qū)）負責接受控制器的指令驅(qū)動步進電機以設定的速度正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)發(fā)動機油門開度，進而實現(xiàn)對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的動態(tài)調(diào)節(jié)。步驅(qū)從控制器接收兩個信號，一個步進方向（開關(guān)量），一個步進脈沖（PWM），其中步進方向控制步進電機旋轉(zhuǎn)的方向，步進脈沖控制步進電機旋轉(zhuǎn)的速度。

其中步進脈沖方面EPS控制器和EC-7控制器的接線方式有所不同：EPS控制器的PWM輸出為低電平有效，EC-7控制器的PWM輸出為高電平有效。而步驅(qū)的脈沖輸入有兩根線（一正一負）。所以對于EPS控制器，步驅(qū)的正接24V電源（29號線），步驅(qū)的負接控制器步進脈沖輸出。而對于EC-7控制器，步驅(qū)的正接控制器步進脈沖輸出，步驅(qū)的負接地（0號線）。

2.7三一挖掘機變量泵流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)

變量泵流量調(diào)節(jié)原理如下：

1、每個泵都有一個主壓傳感器和一個負壓傳感器，其中主壓為液壓泵出口壓力，負壓為不做功流量壓力，另外兩個泵還有一個公共的背壓，反映液壓系統(tǒng)的回油壓力。

2、因為主壓反映液壓泵出口壓力，所以主壓乘以流量就正比與液壓泵輸出功率。所以如果希望輸出功率恒定，則需要在主壓升高的時候減少排量（增大比例閥電流），主壓降低的時候增加排量（減小比例閥電流）。

3、另一方面，負壓反映液壓泵不做功流量壓力，越大表示不做功流量越多，就意味著用戶需要的排量越小，其物理意義就是操作手柄的動作幅度越?。骋淮_定轉(zhuǎn)速下負壓最大的時候是用戶沒有動任何一個手柄的時候）。所以根據(jù)負壓可以計算出用戶需求功率的大小。（實際上參與計算的值是負壓－背壓，因為兩個壓力的差值才反映實際的不做功流量。其實從理論上講主壓計算的時候也應該減去背壓，只不過與主壓相比背壓實在太小，才忽略不計。但負壓與背壓是一個數(shù)量級，所以不可以忽略）

4、根據(jù)負壓算出的需求功率如果大于發(fā)動機輸出功率，說明用戶需求功率已經(jīng)超出了發(fā)動機的輸出能力，此時液壓泵的功率只能等于發(fā)動機最大功率，而不能完全滿足用戶要求，所以比例閥控制電流按照根據(jù)主壓計算出的與發(fā)動機最大功率對應的電流輸出。此時挖機在自己的能力范圍之內(nèi)以最快的速度動作。

5、如果根據(jù)負壓計算出的需求功率小于發(fā)動機輸出功率，說明用戶不希望挖機以最快的速度動作，所以此時的比例閥控制電流按照根據(jù)負壓計算出的電流值輸出。此時挖機的動作與用戶操作手柄的幅度基本成正比。

3. 三一挖掘機常見故障的分析

       以下故障分析適用于經(jīng)過初步分析、檢查，已經(jīng)排除液壓系統(tǒng)、發(fā)動機本身、燃油等電氣系統(tǒng)以外故障的情況下。

       1. 無法啟機啟動電機故障，鑰匙開關(guān)損壞，啟動繼電器故障，水溫傳感器故障，控制器(EPS/EC-7)故障，

原理分析

       三一挖掘機發(fā)動機啟動過程為：鑰匙開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“啟動”位置，11號線得電；控制器檢測到11號線得電，檢測當前水溫，如果低于3攝氏度，閉合預熱繼電器（K7），同時閉合啟動繼電器（K3），此時啟動電機得電帶動發(fā)動機旋轉(zhuǎn)，直到達到預定啟動轉(zhuǎn)速（800轉(zhuǎn)/分），然后控制器分開啟動繼電器，啟動電機失電停止旋轉(zhuǎn)，啟動成功。

故障排查線索

首先查看觸摸屏顯示是否正常，如果水溫、油位、機油壓力全為零，則可能是控制器沒有上電，需要檢查42號線的保險絲是否燒斷。

確認鑰匙開關(guān)打到“啟動”位置時啟動電機是否旋轉(zhuǎn)（如果旋轉(zhuǎn)應該可以聽到聲音），如果啟動電機旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)動機本身和供油系統(tǒng)也沒有問題，可以檢查油門位置傳感器的顯示值是否在1檔位置（約為3V左右）。如果偏離此值太多，則說明油門驅(qū)動機構(gòu)可能有問題（即使啟動成功也將會難以升速和熄火），解決方法參見下面的“無法升速和熄火”部分。

如果啟動電機不旋轉(zhuǎn)，則需要在觸摸屏上查看鑰匙開關(guān)達到“啟動”位置時啟動繼電器是否有輸出，如果有輸出，則說明啟動繼電器（K3）或者啟動電機可能已經(jīng)損壞，或者兩者的接線有問題。

如果開關(guān)量無輸出，需要檢查鑰匙開關(guān)打到“啟動”位置時控制器是否檢測到11號線得電（查看觸摸屏輸入表中“發(fā)動機啟動”對應的開關(guān)量輸入是否有效），如果控制器可以檢測到11號線上電，并且13號線也一直保持得電狀態(tài)，則說明可能是控制器故障。（早期出廠的少量機器可能在水溫過低時保持預熱8秒后才啟動，所以如果觸摸屏顯示水溫為0，可以將鑰匙開關(guān)停在“啟動”位置8秒以上，看其是否可以啟動。）

如果鑰匙開關(guān)打到“啟動”位置時控制器檢測不到11號線上電，則說明可能是鑰匙開關(guān)的故障。

2 三一挖掘機無法升速和熄火（始終運行在1檔轉(zhuǎn)速）

步進電機驅(qū)動器故障

步進電機故障

油門位置傳感器故障

EPS/EC-7故障

調(diào)速過程說明：

       控制器通過方向繼電器和步進脈沖控制步驅(qū)發(fā)出正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)信號，步進電機在步驅(qū)發(fā)出的信號的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，直到油門位置傳感器的采樣值到達設定值附近。無法升速和熄火說明步進電機不旋轉(zhuǎn)。

故障排查線索：

       首先檢查油門位置傳感器的采樣值是否在1檔附近（3V左右），如果偏差較大，則說明油門位置傳感器損壞。

       如果油門位置傳感器正常，需要將油門旋鈕打到較高檔位，然后查看觸摸屏上輸出表中的方向繼電器輸出是否有效。如果無效，說明可能是控制器故障。

       如果方向繼電器有輸出，需要檢查步進脈沖有無輸出。

       具體方法為：可以使用帶頻率測量的萬用表測量29號線和701號線（EPS）或者701號線和0號線（EC-7）之間的頻率，EPS的頻率應該在80Hz左右，EC-7的頻率應該在350Hz左右。如果所測頻率基本沒有或偏差太大，則說明可能是控制器故障。如果所用萬用表沒有頻率測量功能，可以簡單的使用直流電壓檔測量兩線之間的平均電壓，如果有脈沖輸出，所測電壓應該為電源電壓（28V）的一半左右。

3 三一挖掘機啟動后轉(zhuǎn)速不正常

油門位置傳感器損壞

步進電機故障

EPS/EC-7故障

轉(zhuǎn)速傳感器故障

4. 三一挖掘機EC-7系統(tǒng)介紹

4.1 研發(fā)背景介紹

（1）現(xiàn)場出現(xiàn)的質(zhì)量問題比較多。(損壞、控制效果差)

（2）供應商規(guī)模過小，工藝質(zhì)量不高，在質(zhì)量保障方面難以達到高品質(zhì)的要求。

（3）程序由供應商實現(xiàn)，難以實現(xiàn)控制技術(shù)的改進和所有權(quán)的保護。

（4）代碼均由匯編語言編寫，在可讀性和擴充性方面有很大的約束。

（5）受硬件平臺的約束，控制器廠商無法提供二次軟件開發(fā)平臺，所有工作必須在原代碼級實現(xiàn)，對工程師有較高的技術(shù)要求。

（6）EPS的應用功能有待進一步的改進和完善，如增加遠程通信系統(tǒng)，支持遠程監(jiān)控與診斷，歷史事件記錄、GPS、遠程下載程序等。

（7）開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的控制產(chǎn)品是市場競爭的需要，是降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品核心競爭力、樹立和鞏固行業(yè)領(lǐng)袖地位的主要手段和必由之路。

（8）國外相關(guān)的工業(yè)巨頭，如CAT、小松、VOLVO、利勃海爾等，均擁有自主的電氣控制系統(tǒng)和產(chǎn)品，很多重工產(chǎn)品性能的提高依靠控制系統(tǒng)和控制技術(shù)的不斷提高和創(chuàng)新。

4.2 三一挖掘機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.3 三一挖掘機EC-7的主要特色與優(yōu)勢

EC-7在全面提高三一挖掘機的控制品質(zhì)方面已全面超越了原系統(tǒng)，體現(xiàn)在：

可靠性

  （1）改進轉(zhuǎn)速控制算法，大幅提高油門調(diào)節(jié)機構(gòu)有效壽命。

  （2）增加液壓泵保護功能，在非正常工作狀態(tài)，保護液壓泵免受不必要的沖擊。

可操作性

（1）改進防走偏算法，30米最大走偏量由80厘米標準提高到20厘米以內(nèi)。

  （2）改進液壓泵控制算法，操作手感更加靈活、舒服。

  （3）增加抑制抖動的控制算法，消除了伸臂抖動的問題。

精確性

  （1）增加轉(zhuǎn)速自動校準功能，不僅將轉(zhuǎn)速偏差由正負50轉(zhuǎn)提高到正負30轉(zhuǎn)，而且不再需要手動調(diào)整轉(zhuǎn)速。

經(jīng)濟性

  （1）轉(zhuǎn)速控制更加先進，節(jié)油效果更好。

  （2）可靠性提高后，有效降低現(xiàn)場故障率，減少售后服務成本。

5. 三一挖掘機防盜鎖機介紹

5.1 功能與目的

1、避免用戶拆除或更改挖掘機電氣線路，逃避還貸；

2、敦促假定用戶及時還貸；

3、對惡意欠款或沒有及時還貸的用戶提出警告和防盜；

4、鎖機后能夠保留部分挖掘機的自助功能；

5、用戶還清當月貸款后能夠恢復用戶使用挖掘機的全部功能，解除防盜；

6、能夠防止用戶私自解除防盜；

7、不影響全款用戶使用。不影響貸款用戶在非防盜范圍內(nèi)使用

5.2 三一挖掘機原理簡述

觸摸屏上有日期，可以以此作為日期判據(jù)；

告警時間、提示及措施

       每月5日：還款提示（請在15日前還款，否則欠款將停機。交款后及時向營銷人員索取開機密碼）；

       每月15日：還款警告（系統(tǒng)因欠費將在24小時內(nèi)防盜，請及時交納欠費）；

       每月18日：鏟斗、斗桿鎖定最大電流（系統(tǒng)因欠費停機，請及時交納欠費并索取密碼）；

       每月20日：發(fā)動機轉(zhuǎn)速鎖定四檔（系統(tǒng)因欠費停機，請及時交納欠費并索取密碼）；

密碼生成要素：

       機器號（6位）、當前日期；

觸摸屏增加輸入本機密碼的頁面，輸入完成后進行解析，并將判別結(jié)果傳輸?shù)娇刂破髦校?/P>

當控制器與顯示器通信不上時，進入防盜狀態(tài)（限制發(fā)動機轉(zhuǎn)速為4檔），防止惡意破壞觸摸屏

密碼輸入當月不進行停機判斷。

5.3 三一挖掘機操作注意事項

1、時間的查看，確定時間是正確的，表明是正確鎖機，需要解鎖。

2、鎖機組成：觸摸屏鎖機程序＋EPS鎖機程序，在司燒錄和激活。

3、密碼生成要素，確認機器型號和機號，與融資信用部門核對。

4、用戶本身解鎖的問題，如果前幾期已經(jīng)解過密碼的，可以指導用戶解密，但是需要防止用戶私自騙取密碼的情況。

5、觸摸屏出現(xiàn)鎖機畫面，沒有鎖機，是屬于EPS沒有安裝鎖機程序。

6、解鎖的過程。

7、出現(xiàn)鎖機后無法解鎖的情況應當按照一下流程處理：

查看當前機器的機型機號

根據(jù)機型機號查看確認機器的機主

向融資信用部門防盜專員核對根據(jù)前面兩條的信息和信用情況，申請前一次密碼正確性的核對,防止密碼傳遞錯誤。

根據(jù)融資信用部門進一步指示工作

如果還是無法解鎖，緊急情況下申請換屏，并填寫故障表連帶郵寄回公司作進一步檢查。

等待配合作進一步相關(guān)工作

5.4 三一挖掘機可能容易出現(xiàn)的問題

1、已經(jīng)解過鎖的機器，如果出現(xiàn)無法解鎖，可能的原因是：密碼生成要素錯誤、解鎖密碼輸入有誤、用戶騙取密碼。

2、第一次鎖機的用戶，如果出現(xiàn)無法解鎖，可能的原因是：密碼生成要素錯誤、解鎖密碼輸入有誤、用戶騙取密碼、密碼程序版本不是正式應用版本。

3、出現(xiàn)鎖機畫面，未鎖機，可能的原因是：EPS沒有安裝鎖機程序。

除了以上原因，在正式版本的鎖機程序中尚未出現(xiàn)無法解鎖的情況。