带发动机后处理的一体式自动凿岩钻机的电气控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及自动凿岩钻机电气控制系统领域，具体为带发动机后处理的一体式自动凿岩钻机的电气控制系统。


背景技术：

2.自动凿岩钻机产品广泛应用于各类工程建设、矿山开采、水电工程、隧道筑路、铁路锚固等机械化工程，其应用范围遍及部队及各民用等多个领域。
3.目前，能源危机和环境污染两大问题已严重危害人类社会的可持续发展，日益受到各国政府的高度重视，对于工程机械领域重要组成部分的一体式自动凿岩钻机使用要求新的排放法规标准日益严格，作为凿岩钻机生产制造厂家，研究开发满足排放法规要求的一体式自动凿岩钻机势在必行。
4.一体式自动凿岩钻机电气控制系统采用电控燃油喷射、可变截面涡轮增压器和废气再循环等控制技术相继被采用，并逐渐成为一体式自动钻机电气控制系统的通用技术标准，然而，随着排放法规的日益严格，采用发动机机内净化技术实现起来已经越来越有难度且成本较高，因此，配套发动机排气后处理技术成为了减少尾气污染的重要手段。基于以上情况，开发一种带发动机后处理系统的一体式自动凿岩钻机电气控制系统，实现整机电气控制系统高效可靠运行成为行业工程技术人员的任务所在。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供带发动机后处理的一体式自动凿岩钻机的电气控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：带发动机后处理的一体式自动凿岩钻机的电气控制系统，包括触摸显示屏、plc可编程控制器及各扩展模块、gps/gsm物联网模块、发动机ecu处理系统、ecu后处理系统，以及机组各控制电磁阀、排气压力传感器、排气温度传感器、液压油温传感器、空滤油滤压差开关和捕尘脉冲控制系统；
7.其中所述触摸显示屏、plc可编程控制器及各扩展模块、gps/gsm物联网模块、发动机ecu处理系统、ecu后处理系统等均并接于can总线系统，can-h与can-h对接，can-l与can-l对接。
8.优选的，所述plc可编程控制器及各扩展模块包括cpu和按序连接cpu的机组各控制电磁阀、排气压力传感器、排气温度传感器、液压油温传感器、空滤油滤压差开关和捕尘脉冲控制系统。
9.优选的，所述机组各控制电磁阀包括机组运行、行走、转速、凿岩、自动换钎、卸载电磁阀，与plc可编程控制器及各扩展模块相连接，安装于机组车身各控制组件中；
10.所述排气压力传感器安装于空压机系统主机排气处；
11.所述排气温度传感器安装于空压机主机压缩腔体内；
12.所述液压油温传感器安装于液压油箱处；
13.所述空滤油滤压差开关安装于空压机进气滤芯处；
14.所述空滤油滤压差开关安装于液压油滤芯处；
15.所述捕尘脉冲控制系统与plc可编程控制器及各扩展模块相连；
16.所述gps/gsm物联网模块与plc可编程控制器及各扩展模块相连；
17.所述发动机ecu处理系统控制系统与plc可编程控制器及各扩展模块相连，安装于发动机侧。
18.优选的，所述ecu后处理系统，包括doc、dpf、scr和尿素喷射系统、环境温度传感器。
19.优选的，所述doc包括doc前温度传感器、doc后温度传感器；
20.所述dpf包括 dpf前压差传感器、dpf后压差传感器；
21.所述scr和尿素喷射系统包括尿素温度传感器、尿素箱液位差传感器、混合管前温度传感器、混合管前压力传感器、混合管前nox传感器、scr后nox传感器。
22.优选的，所述doc前温度传感器安装于发动机排气入口处，在所述doc结构前侧；
23.所述doc后温度传感器安装于doc结构后侧；
24.所述dpf前压差传感器安装于dpf前端；
25.所述dpf后压差传感器安装于dpf后端；
26.所述scr和尿素喷射系统，包含尿素温度传感器、尿素箱液位差传感器、混合管前温度传感器、混合管前压力传感器、混合管前nox传感器、scr后nox传感器；
27.所述尿素温度传感器安装于尿素箱体侧面，与所述ecu后处理系统相连，传感器信号输入所述ecu后处理系统；
28.所述尿素箱液位差传感器，安装于尿素箱底部，与所述ecu后处理系统相连，传感器信号输入所述ecu后处理系统；
29.所述混合管前温度传感器，安装于混合管前端，与所述ecu后处理系统相连，传感器信号输入所述ecu后处理系统；
30.所述混合管前压力传感器，安装于混合管前端，与所述ecu后处理系统相连，传感器信号输入所述ecu后处理系统；
31.所述混合管前nox传感器，安装于混合管前端，与所述ecu后处理系统相连，传感器信号输入所述ecu后处理系统；
32.所述scr后nox传感器，安装于scr系统后端，与所述ecu后处理系统相连，传感器信号输入所述ecu后处理系统；
33.所述环境温度传感器，安装于一体式自动凿岩钻机机身进风侧，与所述ecu后处理系统相连，将传感器信号输入所述ecu后处理系统。
34.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
35.本带发动机后处理的一体式自动凿岩钻机的电气控制系统，在实现整机功能优化控制的同时，对机组发动机排气进行后处理控制，消除柴油机排气中氮氧化物，利用nh3降低污染物nox排放，使一体式自动凿岩钻机工作运行时满足非道路四阶段排放法规对于机组排放的nox的限值要求，具有集成度高，性能稳定可靠，控制精确和节能的特点，适应市场环境应用的需求。
附图说明
36.图1 带发动机后处理的一体式自动凿岩钻机电气控制系统结构框图；
37.图2 本实用新型的电气通讯系统结构框图；
38.图3 本实用新型的后处理系统结构框图。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.请参阅图1-图3，本实用新型提供一种技术方案：
41.带发动机后处理的一体式自动凿岩钻机的电气控制系统，包括触摸显示屏1、plc可编程控制器及各扩展模块2、gps/gsm物联网模块3、发动机ecu处理系统4、ecu后处理系统31，以及机组各控制电磁阀6、排气压力传感器7、排气温度传感器8、液压油温传感器9、空滤油滤压差开关10和捕尘脉冲控制系统11等。其中plc可编程控制器及各扩展模块2与触摸显示屏1、gps/gsm物联网模块3、发动机ecu处理系统4、ecu后处理系统31之间采用can总线通讯连接，在实现整机功能优化的同时，对机组发动机排气进行后处理技术设计，具有集成度高，性能稳定可靠，控制精确和节能的特点，适应市场环境应用需求。
42.触摸显示屏1，通过can总线相连实现与plc可编程控制器及各扩展模块2之间进行通讯，其功能是根据要求显示发动机信息、凿岩信息的实时运行参数，用户和厂家参数设置，维护保养参数设置查询，以及故障报警停机显示提醒功能等；
43.plc可编程控制器及各扩展模块2是整机电气控制系统的核心，包括cpu和按序连接cpu的机组各控制电磁阀6，排气压力传感器7、排气温度传感器8、液压油温传感器9、空滤油滤压差开关10和捕尘脉冲控制系统11等，通过相关逻辑关系完成发动机系统、液压系统、空压机系统、凿岩系统、自动换钎系统等的有效控制，实现整机检测、运行、保护功能；
44.机组各控制电磁阀6，包括机组运行、行走、转速、凿岩、自动换钎、卸载电磁阀，与plc可编程控制器及各扩展模块2相连接，安装于机组车身各控制组件中，经plc可编程控制器及各扩展模块2的控制实现机组各运行保护功能；
45.排气压力传感器7，安装于空压机系统主机排气处，用于检测空压机排气压力，为4～20ma电流信号，对应的压力范围0～40bar，显示屏显示对应的排气压力值，当压力超过设定的报警停机值时，触发报警和停机功能，当压力显示与实际偏差时，通过偏差进行修正；
46.排气温度传感器8，安装于空压机主机压缩腔体内，用于检测主机排气温度，为pt1000电阻信号，对应温度范围-50～150℃，显示屏显示阻值对应的温度数值，当温度超过设定的报警停机值时，触发报警和停机功能，当温度显示与实际偏差时，通过偏差进行修正；
47.液压油温传感器9，安装于液压油箱处，用于检测液压油温度，为pt1000电阻信号，对应温度范围-50～150℃，显示屏显示阻值对应的温度数值，当温度超过设定的报警停机值时，触发报警和停机功能，当温度显示与实际偏差时，通过偏差进行修正；
48.空滤油滤压差开关10，安装于空压机进气滤芯处，用于检测空滤是否有堵塞情况，
当压差开关压力达到动作值时，则常开触点变为常闭，plc可编程控制器触点输入电压信号，表示空滤堵塞，当持续输入超过设定时间时，控制空滤堵塞报警输出，同时空滤堵塞停机计时开始累计；
49.空滤油滤压差开关10，安装于液压油滤芯处，用于检测油滤是否有堵塞情况，当压差开关压力达到动作值时，则常开触点变为常闭，plc可编程控制器触点输入电压信号，表示油滤堵塞，当持续输入超过设定时间时，控制油滤堵塞报警输出，同时油滤堵塞停机计时开始累计；
50.捕尘脉冲控制系统11，与plc可编程控制器及各扩展模块2相连，当凿岩钻机工作时与发动机转速、凿岩钻机各逻辑控制电磁阀相互配合，控制机组捕尘系统工作，起到除尘功能效果。
51.gps/gsm物联网模块3，与plc可编程控制器及各扩展模块2相连，通过通讯协议读取整机plc控制器的数据，上传到云服务器，经过云计算后在web/app终端直接显示整机的运行参数和状态；
52.发动机ecu处理系统4控制系统，与plc可编程控制器及各扩展模块2相连，安装于发动机侧，起到对发动机的运行和控制的作用，并将发动机的实时运行参数通过can总线与整机控制系统进行通讯；
53.can总线通讯，用于整机各控制模块之间的通讯连接，触摸显示屏1、plc可编程控制器及各扩展模块2、gps/gsm物联网模块3、发动机ecu处理系统4、ecu后处理系统31等均并接于can总线系统，can-h与can-h对接，can-l与can-l对接。
54.ecu后处理系统31，包括doc32、dpf33、scr和尿素喷射系统34等。
55.发动机排气经过进气口进入doc32-dpf33-scr和尿素喷射系统34总成内部后，在进气口多孔板的作用下使气体均匀性达到一定要求后进入doc32部件内部，经过doc32处理的气体hc、co和sof会得到有效减少，然后气体进入dpf33部件内部，经过dpf33的过滤作用，气体中的pm含量和pn数会达到法规要求以下，然后气体进入尿素混合管中，与尿素喷嘴喷射的尿素充分混合，使其分解出nh3，废气与nh3混合均匀的气体进入scr部件，在催化剂的作用下将nox反应掉，达到降低nox的目的，最终经过doc32-dpf33-scr和尿素喷射系统34总成处理的发动机排气再排到大气中。
56.doc32，可以降低柴油机尾气中的hc、co和sof等物质，使这些物质能与尾气中的氧气在较低的温度下进行氧化反应，最终转化为co2和h2o，同时将排气中的no氧化成no2，为dpf33被动再生提供足够的反应物，以实现较高dpf33被动再生效率。其包含doc前温度传感器35、doc后温度传感器36。
57.doc前温度传感器35，安装于发动机排气入口处，doc32结构前，传感器表面温度限值200℃，用于检测排气入口doc32前温度值；
58.doc后温度传感器36，安装于doc32结构后侧，传感器表面温度限值200℃，用于检测doc32后温度值；
59.dpf33，主要作用是捕集柴油机排气中微粒。排气流经dpf33时，其中微粒被捕集在过滤体内，剩下较清洁的排气排入大气中。dpf33的捕集效率可达95%以上。dpf33再生方式为被动再生。dpf33被动再生是废气中的no在doc32的作用下生成no2，no2与碳烟反应，从而实现减少dpf33内碳烟的目的。其包含dpf前压差传感器37、dpf后压差传感器38。
60.dpf前压差传感器37，安装于dpf33前端，表面温度限值135℃。
61.作用是：检测dpf33前压差，施加在隔膜上的压力通过硅片传递引起电阻值改变，这个差值被转化成压差信号，输送给ecu后处理系统31来进行dpf33功能性控制及obd的监控，ecu后处理系统31则根据压差信号检测dpf33是否堵塞或者移除；
62.dpf后压差传感器38，安装于dpf33后端，表面温度限值135℃。
63.作用是：检测dpf33后压差，施加在隔膜上的压力通过硅片传递引起电阻值改变，这个差值被转化成压差信号，输送给ecu后处理系统31来进行dpf33功能性控制及obd的监控，ecu则根据压差信号检测dpf33是否堵塞或者移除；
64.scr和尿素喷射系统34，主要作用是消除柴油机排气中氮氧化物，利用nh3降低污染物nox排放以满足非道路四阶段排放法规对于nox的限值要求。
65.scr和尿素喷射系统34基本工作原理为排气从增压器涡轮流出后进入排气管中，同时由安装在dpf33后的排气管上的尿素喷射单元将适量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的nh3，nh3在催化剂的作用下将nox有选择性地还原为n2。
66.scr和尿素喷射系统34，包含尿素温度传感器40、尿素箱液位差传感器41、混合管前温度传感器42、混合管前压力传感器43、混合管前nox传感器44、scr后nox传感器45。
67.尿素温度传感器40，安装于尿素箱体侧面，与ecu后处理系统31相连，传感器信号输入ecu后处理系统31；
68.尿素箱液位差传感器41，安装于尿素箱底部，与ecu后处理系统31相连，传感器信号输入ecu后处理系统31；
69.混合管前温度传感器42，安装于混合管前端，与ecu后处理系统31相连，传感器信号输入ecu后处理系统31；
70.混合管前压力传感器43，安装于混合管前端，与ecu后处理系统31相连，传感器信号输入ecu后处理系统31；
71.混合管前nox传感器44，安装于混合管前端，与ecu后处理系统31相连，传感器信号输入ecu后处理系统31；
72.scr后nox传感器45，安装于scr系统后端，与ecu后处理系统31相连，传感器信号输入ecu后处理系统31，其作用是检测nox浓度，将测试值输送给ecu，用以判断nox排放浓度是否达到非道路四阶段排放法规的限值要求。
73.环境温度传感器39，安装于一体式自动凿岩钻机机身进风侧，与ecu后处理系统31相连，将传感器信号输入ecu后处理系统31。
74.本带发动机后处理的一体式自动凿岩钻机的电气控制系统，在实现整机功能优化控制的同时，对机组发动机排气进行后处理控制，消除柴油机排气中氮氧化物，利用nh3降低污染物nox排放，使一体式自动凿岩钻机工作运行时满足非道路四阶段排放法规对于机组排放的nox的限值要求，具有集成度高，性能稳定可靠，控制精确和节能的特点，适应市场环境应用的需求。
75.本实用新型中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，
本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。