電動輪礦山車電氣控制裝置及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及礦山機械電氣控制領域，尤其是涉及一種應用于電動輪礦山車的模塊式整車電氣控制裝置及系統。
【背景技術】
[0002]目前，國內礦山上在用的大多數電動輪礦山車電傳動控制系統主要依賴進口，而國內一些公司研發的變流器已成功在電動輪礦山車上得到應用，但整車電氣控制模塊一直未能形成產業化應用。整車電氣控制模塊依賴進口在一定程度上限制了國內控制技術的發展，同時進口產品成本較高，在調試過程中出現問題比較難以協調解決。另外，國外產品的售后服務和配件供應的時間和價格成本都比較高。
[0003]因此，研制一種適用于國內研發的變流器平臺，功能更加全面、完善的國產化電動輪礦山車電氣控制裝置及系統成為當前亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種電動輪礦山車電氣控制裝置及系統，功能完善，可實現電動輪礦山車的整車電氣控制功能，同時整體結構緊湊、價格適中、性價比高。
[0005]為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種電動輪礦山車電氣控制裝置的技術實現方案，電動輪礦山車電氣控制裝置，包括：
處理板，用于實現礦山車的數據讀取、邏輯控制、開關量輸出、頻率信號輸出和數據記錄存儲功能；
與所述處理板相連的IO板，用于完成所述礦山車的開關量輸入檢測、開關量輸出驅動、模擬量采集、頻率信號檢測和頻率量輸出功能。
[0006]優選的，所述IO板進一步包括邏輯處理單元、信號處理及隔離輸入單元和信號處理及隔離輸出單元。所述信號處理及隔離輸入單元、信號處理及隔離輸出單元均通過所述邏輯處理單元與所述處理板相連。
[0007]優選的，所述信號處理及隔離輸入單元進一步包括分別與所述邏輯處理單元相連的頻率信號檢測單元、數字量輸入單元和模擬量輸入單元；
所述頻率信號檢測單元采集包括柴油機轉速和礦山車前輪轉速在內的外圍傳感器輸入頻率信號，并經所述邏輯處理單元處理后輸出至所述處理板；
所述數字量輸入單元采集包括礦山車前進、后退、電緩行開關和跛行回家開關在內的邏輯信號，進行轉換后通過所述邏輯處理單元輸出至所述處理板，以實現所述礦山車包括前進、后退、下坡恒速制動和跛行返回在內的功能；
所述模擬量輸入單元采集包括礦山車油門踏板信號、制動踏板信號、柴油機油量、柴油機油壓在內的模擬量信號，并經所述邏輯處理單元處理后輸出至所述處理板，以實現所述礦山車包括功率控制、故障保護在內的功能。
[0008]優選的，所述信號處理及隔離輸出單元進一步包括分別與所述邏輯處理單元相連的頻率輸出單兀和數字量輸出單兀;
所述頻率輸出單元輸出頻率及占空比可調的PWM波，對所述礦山車的柴油機進行調速；
所述數字量輸出單元輸出緊急故障信號和綜合報警信號。
[0009]本發明還另外具體提供了一種基于上述裝置的電動輪礦山車電氣控制系統的技術實現方案，電動輪礦山車電氣控制系統，包括:ECU、DCU、變流器、發電機、柴油機、制動電阻和牽引電機，以及如上所述的電氣控制裝置。所述柴油機運行帶動所述發電機發出交流電，所述電氣控制裝置通過所述ECU控制所述發電機的勵磁，由所述發電機發出的交流電經過所述變流器進行交直交變換后輸出至所述牽引電機，驅動所述牽引電機運行。所述電氣控制裝置通過所述DCU控制所述變流器對輸入交流電進行交直交變換，所述制動電阻與所述變流器中的逆變器相連，用于消耗所述礦山車制動過程中多余的電能。
[0010]優選的，所述處理板進一步包括牽引/制動特性控制模塊，所述牽引/制動特性控制模塊通過所述1板采集礦山車前進、后退信號，以及油門踏板、制動踏板信號，生成給定目標電壓信號，由所述1板通過CAN總線將所述給定目標電壓信號輸出至DCU，并由所述DCU驅動相應的繼電器和接觸器，完成電氣牽引/制動電路加載轉換控制。
[0011]優選的，所述處理板進一步包括自負荷特性控制模塊，當所述1板采集到司機閉合自負荷開關，將所述礦山車設置為自負荷工況，所述自負荷特性控制模塊通過所述1板利用CAN總線將自負荷工況命令發送給所述DCU，由所述DCU驅動變流器中逆變器的斬波IGBT閉合，將制動電阻接入所述逆變器和整流器之間的中間直流回路。所述自負荷特性控制模塊根據油門踏板信號通過所述1板輸出控制柴油機的轉速控制信號，并通過所述柴油機的轉速控制發電機的電壓輸出，使得所述制動電阻消耗的功率與當前轉速下所述柴油機的輸出功率相匹配。
[0012]優選的，所述處理板進一步包括柴油機控制模塊，所述柴油機控制模塊通過所述1板采集油門踏板、制動踏板和制動速度設定信號，根據所述油門踏板、制動踏板和制動速度設定信號生成所述柴油機對應的轉速給定信號，通過通過所述1板直接給定115Hz?382Hz的頻率信號輸出至柴油機控制器，最終由所述柴油機控制器實現所述柴油機的調速。所述柴油機控制器采集柴油機的油量、油壓傳感信號，所述柴油機控制模塊通過所述1板利用CAN總線與所述柴油機控制器進行通訊。當所述柴油機發生故障時，所述柴油機控制器通過所述1板向所述柴油機控制模塊發送柴油機故障信號，由所述柴油機控制模塊輸出控制信號驅動報警燈和蜂鳴器提醒駕駛員，并執行包括柴油機降功、卸載和停機在內的操作。
[0013]優選的，所述處理板進一步包括礦山車控制模塊，所述礦山車控制模塊通過所述1板采集礦山車前進、后退信號，通過所述1板利用CAN總線將所述礦山車前進、后退信號傳送至所述DCU，由所述DCU控制所述礦山車運行方向的轉變。當所述礦山車運行時，所述礦山車控制模塊通過所述1板檢測所述礦山車的前輪轉速，來調節所述變流器的中間直流回路的中間電壓，對所述礦山車的運行速度進行限制。
[0014]優選的，所述電氣控制系統還包括舉升油缸和貨箱，所述礦山車控制模塊通過所述1板向所述DCU輸出控制信號，并由所述DCU控制所述舉升油缸帶動所述貨箱動作。所述礦山車控制模塊根據所述1板采集到的貨箱舉升控制桿狀態控制所述舉升油缸的動作，所述貨箱舉升控制桿狀態包括下降、浮動、舉升、保持四個狀態；當所述貨箱處于舉升狀態時，所述礦山車的運行速度限制為O。當所述貨箱處于舉升狀態，超越開關被按下時，所述礦山車的運行速度限制為不高于8km/h。所述礦山車空載時的運行速度限制為不高于65km/ho所述礦山車額定載荷時的運行速度限制為不高于45km/h。所述礦山車過載時的運行速度限制為不高于16km/h。所述礦山車反向運行時的運行速度限制為不高于8km/h。
[0015]通過實施上述本發明提供的電動輪礦山車電氣控制裝置及系統，具有如下有益效果:
本發明電動輪礦山車電氣控制裝置及系統功能完善，可實現電動輪礦山車的整車電氣控制功能，同時整體結構緊湊、價格適中、性價比高。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的實施例。
[0017]圖1是本發明電動輪礦山車電氣控制裝置一種【具體實施方式】的結構組成示意圖； 圖2是本發明電動輪礦山車電