1、ZHEJIANG WATER CONSERVANCY AND HYDROPOWER COLLEGE畢業設計（論文） 題 目： 系 （部）： 專業班級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 2009 年 5月 30 日摘 要本文首先提出了電氣設計要求，根據設計要求對電動堆高車進行控制器、驅動輪、手柄以及輔助部件的選型。設計了電動堆高車的電氣原理圖，根據電氣原理圖完成了電氣接線和加速器的接線。并對電動堆高車進行了參數編程。最后對驅動輪進行了性能測試以驗證驅動輪是否滿足堆高車的性能要求，并給出了測試報告。關鍵詞堆高車；電氣設計；電氣接線；參數編程；性能測試AbstractIn this paper, i

2、t puts forward the electrical design requirements firstly and decides the type of controller, wheel, handle, and accessories of fork lift trucks according to the design requirements. The electrical schematic diagram is designed, too. According to the schematic diagram, electrical wiring and the acce

3、lerator wiring are completed. Moreover, parameter programming of electric fork lift trucks is realized. Finally, the performance testing of drive wheel is carried out to verify whether the performance of the drive wheel is complied with the requirement of fork lift trucks. The test report is given,

4、too.Key wordsFork lift truck；Electrical design；Electrical wiring；Parameter programming；Performance test目 錄摘要前言11. 電動堆高車設計要求11.1 設計步驟11.2 設計要求12. 電動堆高車部件選型22.1 控制器的選型22.2 驅動輪的選型32.3 手柄的選型32.4 輔助部件的選型33. 電動堆高車電氣原理圖34. 電動堆高車電氣接線54.1 標準功率接線54.2 加速器的連線75. 電動堆高車參數編程106. 驅動輪的性能測試12總結16參考文獻18 前言本人所學的專業為機電一體

5、化，在我看來其核心內容為控制。而我所做的畢業設計能很好的體現這一點。電動堆高車在倉庫搬運中作用尤為明顯，運用也十分廣泛。隨著經濟不斷增長，物流搬運行業呈現高速發展趨勢，物流搬運設備更加專業多樣化。早已告別了工人搬搬扛扛的的勞動方式，用電動堆高車來代替能很好適應這個快節奏的時代，在一個一萬平米的倉庫有三臺較大功率的電動堆高車已足已完成搬運工作，為企業節省開支也為工人減輕負擔且車輛是電動的所以高效環保。電動堆高車有著廣泛的前景，從目前來看，在中國以及其它的一些發展中國家，電動堆高車并未十分普及，所以有很大的市場有待我們去開發。電動堆高車自身發展迅速，品種較為齊全功能多種多樣。但從目前的市場情況來看

6、，世界上生產電動堆高車的公司有很多中國亦是如此但水平參差不齊，尤其是國產品牌質量有待提高。在2008年發生了震驚世界的金融危機其波及范圍廣，持續時間長，破壞性強已讓世界秩序發生變化。所以在我看來作為電動堆高車技術員的一份子應該抓住這次機遇，努力提高車輛的性能將堆高車的國產品牌真正脫掉低檔貨的帽子。下面我所設計的是一款性能優異且價格便宜的堆高車。1. 電動堆高車設計要求1.1 設計步驟設計一款完整的堆高車需六個步驟完成。（1）提出設計要求，具體的設計指標（2）畫出原理圖（3）選定各種原件（4）設置參數（5）調試車輛性能，測試數據，將性能調到最好1.2 設計要求載重2000KG，能順利爬上5%斜度

7、的頗，時速5.5KM/H，性能較好，價格便宜。2. 電動堆高車部件選型2.1 控制器的選型控制器分交流和直流兩種，直流易于操作和設計，所以選直流CURTIS1243多模式控制器。CURTIS1243多模式控制器是用在各種物料搬運車輛上的他勵電機控制器。這種控制器易于安裝，高效，低耗。提供了對電機速度和轉矩的平滑，靜音，主要有以下特點：（1）全橋勵磁線圈和半橋電樞功率MOSFET設計提供了：前進，后退，驅動，制動控制。圖1 電樞原理圖圖2 勵磁原理圖通過以前的學習可知改變直流電機的轉向，通常采用改變電樞電流方向的方法，很少采用改變勵磁電流的方法，因為勵磁繞組匝數多，電感大。但這里卻采用這種方法，

8、這里還涉及到了控制器，它能保證轉換時不受影響。（2）可通過1307編程器編程編程。（3）再生制動，縮短制動距離，使得電機一次充電使用時間更長，降低電機發熱。（4）每個模式下車輛最大速度都受控和被限制（5）高踏板禁止（HPD）和靜止互鎖（SRO）防止了啟動時的飛車。2.2 驅動輪的選型驅動輪暫選1.5KW直流他勵驅動輪，需經測試看能否滿足要求。驅動輪分直流和交流兩種，它是整個堆高車動力型裝置，由控制器控制。功率大小可在0.8KW-2.4KW變化，具體要看所設計的車型。目前，交流系列用的并不多，主要是這方面的技術還不成熟。2.3 手柄的選型手柄的選型需和控制器相對應，控制器為CURTIS1243多

9、模式直流他勵控制器所以手柄選為國產手柄，表1是國產和CAN BUS手柄的優缺點的對比。表1 國產手柄和CANBUS手柄比較類型優點缺點國產手柄價格便宜，性能較好其它的設計上較復雜，工人裝配較煩瑣CAN BUS手柄性能優異，優化了原件配置價格昂貴，整車出現問題不易解決2.4 輔助部件的選型電量表選用CURTIS803電量表，外置充電器，ET-1XX電子加速器。另外，還選擇了一些輔助部件。3. 電動堆高車電氣原理圖電動堆高車電氣原理圖如圖3所示。圖3 電氣原理圖4. 電動堆高車電氣接線4.1 標準功率接線控制器可以安裝在任何地方放置，但是放的地方應仔細選擇以盡可能保證控制器的清潔和干燥。如果缺乏清

10、潔干燥的裝配位置，就應該用一個覆蓋物以防濺入贓物和水。圖4為控制器外形圖。當選定安裝位置時，要考慮到（1）只有從控制器頂部標簽上的視窗能看見內部LED狀態顯示器，（2）在控制器的前部要讓編程器插入插座。圖5為控制器接線圖片。圖4 控制器外形圖圖5 控制器接線為了確保滿功率，我把控制器用3個6mm的螺絲通過提供的螺孔固定在平整干凈的金屬表面上。安裝表面是一個300mm300mm300mm的鋁板或其他替代品，總之必須至少能產生每小時3米的氣流以滿足特定的時間/電流比額定值。采用導熱膠以改善控制器散熱器和安裝面之間的熱傳導。圖6為控制器接口圖。圖6 控制器接口圖電機電樞連線簡單明了。電樞A1連至控制

11、器B+母線柱。電機勵磁連線（S1和S2）則不確定，一旦確定方向，車輛行駛方向決定于S1和S2如何連線。S1和S2的鏈接極性將影響緊急反向操作。前進和后退開關以及S1和S2連線必須按照以下原則配置：當緊急反向按鈕被按下時，車輛應該駛離操作者。控制器參考接線如圖7所示。圖7 控制器參考接線圖主接觸器線圈按如圖7所示方法接到控制器上。控制器可被編程以檢查主接觸器故障，故障發生時，主接觸器驅動器輸出信號斷開控制器和電機的電源線路。如果主接觸器為接觸到四腳，控制器在嚴重故障時則不能滿足安全要求。假如在運行的過程中突然發生一個故障，此時控制器在四腳發出一個信號使得主接觸器線圈斷電，隨即它的常開開關斷開，控

12、制器就和電機斷電了。4.2 加速器的連線CURTIS1243型控制器可以使用不同的加速器。在手持式編程器菜單上它們分三類。我選的是2型里的電子加速器。這種加速器，控制器在滑動端（6腳）取得電壓信號。0V對應0速。5V對應全速。表2為加速器性能參數。表2 加速器性能參數加速器滑動端（管腳6）輸入閥值加速器型號 參數加速器死區0%高踏板禁止25%加速器最大100%2互動端電壓0.2V1.5V5V下面對上表中的名詞做詳細解釋。（1）加速器死區：加速器的死區是當控制器空檔時，加速器電位器游標的電壓范圍。增加加速器死區設定值就增加了空檔范圍。該參數特別有用，因為允許把死區定義的足夠大以確保在加速器松開時

13、控制器能回到空檔位置。（2）高踏板禁止：此功能防止當控制器通電之前就施加了大于25%的加速器。除了提供平滑啟動，有時加速器連接出現問題，例如部件彎曲，返回拉簧斷裂等，即使松開加速器，仍有加速器信號輸入控制器，此功能就會防止由于這種意外導致的突然啟動。高踏板禁止和靜態斷開有些類似。靜態斷開是指若在互鎖輸入或互鎖輸入加KSI輸入前就有方向輸入，則控制器被禁止。舉個例子，當松開手柄或松開手柄且鑰匙開關沒有打開，此時你按動加速器即給控制器一個方向信號，然后按下手柄或按下手柄和打開鑰匙開關時，車子不會有反應，因為控制器被禁止了，我們把這種功能稱作靜態斷開。電子加速器給CURTIS1243型控制器提供了一

14、個0-5V加速器和前進/后退輸入。加速器連線如圖8所示。圖8 加速器連線圖其中，GN接電源正極，OG和WH/BN、WH/GN接電源負極，BK接控制器6接口（電位器抽頭），WH接控制器11接口（后退），BK/WH出來分兩路一路接控制器12接口（前進）一路接控制器13接口（緊急反向）。我所選用的一些元件及功能的連線如下：（1）緊急反向連線為了執行緊急反向功能，管腳13（緊急反向輸入）必須接在電源電壓上。當鑰匙開關打開且緊急反向開關接通時，緊急反向被激活。松開緊急反向開關后控制器不會正常運行，直到加速器回到空檔位置。一旦緊急反向開關閉合，控制器提供最大制動力矩然后車輛以最大工廠設定的驅動電流限位自動

15、反向驅動，直到緊急反向開關被釋放。（2）緊急反向檢測連線一根直接連到緊急反向開關上的連線提供了短線保護。緊急反向檢查采用脈沖信號的周期性來判斷緊急反向連線是否連續。若不連續，直到排除控制器才能有輸出。緊急反向檢測連線按標準連線圖所示接到管腳10，如果選擇了該特性，但沒有連接檢測連線，車輛不會運行。如果選擇該特性，但連接了檢測連線，不會產生損害，但也不會檢測出連續。（3）鑰匙開關車輛會有一個主開關，當車輛不用時關閉系統。鑰匙開關輸入為控制器提供了邏輯電源。鑰匙開關提供了驅動主接觸器和所有其它輸出驅動器負載及控制器內部邏輯電路的電流。控制器里可分為兩部分，一部分就是我們所學的單片機，還有一部分是接

16、主電路的，所以電源會給控制器分別供電，而我剛才所說的邏輯電源是指給單片機供電的。（4）反向極性保護二極管為了反向極性保護，必須在控制電路中加一個二極管。該二極管可以保證在電池意外B+與B-接通時，禁止主接觸器動作和有電流流過。（5）電路保護器件為了保護控制電路意外短路，在電池和鑰匙開關之間串聯了一個小電流保險絲。另外，一個大電流保險絲與主接觸器串聯。（6）模式選擇開關操作兩個模式選擇開關定義了四種操作模式。在我的設計中只用到了一個模式選擇開關，所以只有兩種操作模式。這種模式選擇開關俗稱蝸牛開關，在運行的過程中車輛就會以很慢的速度前行，這樣就是改變了控制器的操作模式。5. 電動堆高車參數編程所設

17、計的堆高車其內部線路的核心元器件是控制器，而控制器的內部有一個單片機，這里不需要編寫程序，只需要設置參數。1243型控制器有大量可通過1307型手持型編程器進行編程的參數，對這些參數進行編程可滿足不同車輛性能或不同應用的要求。這里選擇性的設置一些參數，其他參數按照原來廠家設定好的來執行。（1）驅動限流：驅動限流參數是允許調整控制器施加給電機的最大驅動電流。參數可在50A至控制器滿額電流之間調節。由于這里設計的產品質量較重、體積大，所以這個參數設定為200A即可。（2）加速率：加速率定義了控制器輸出從0%到100%所需的時間。大的值代表長的加速時間和緩慢啟動，可以通過減少加速時間來快速啟動。例如

18、把加速率調到較小值。加速率可在0.1s到3.0s內調節。這里把它設定為1.0s。（3）快速啟動：一旦接收到從空擋位置突然變高的加速請求，快速啟動功能使得控制器輸出超過正常加速度的信號，克服了啟動的遲鈍。快速啟動可在0s到10s內調節，增加該值，能明顯提高車輛對快速加速器輸入動作的響應。由于這里設計有踏板（即不需要人行走而是站在上面），所以車輛速度以及啟動速度應比人行走速度快，其值設為4。如果對車輛施加了制動，快速啟動失效，插入正常的制動。（4）加速器減速：加速器減速參數決定為從驅動到加速器關制動的轉化過程中電樞PWM遞減率。較大的參數使得轉化平滑：較小的值產生突然轉化。加速器參數設定的太高將導

19、致釋放加速器時車輛產生失控的感覺，此時車輛仍將持續行駛一段時間。加速器參數設定的太低將導致車輛過度反應，從行駛到制動猛然停止。加速器參數通常0.3或0.4對大多數車輛比較合適，因為這里設計的不是人步行速度，所以快速停止對人的安全不會造成影響，所以可設置的低一點，這里取為6。（5）最大速度：最大速度定義為加速器滿程時控制器的最大輸出，該參數以1%的增量在0到100%內調節。這里設為80%。（6）爬行速度：該參數定義為剛選定方向時控制器產生的初始輸出。只需一個方向信號而不需加速器來使車輛進入爬行速度方式，輸出保持直到超過加速器死區。所以這和后面所設定的加速器死區有關系，因為設定的加速器死區為10%

20、，所以爬行速度可在控制器占空比0到50%的之間調節，把它設定為40%。（7）負載補償：負載補償參數將電機電壓作為電機負載電流函數的調節。這使得操作者在不同的行駛路面上不需要經常調節加速器就可以保持車速。但不能調節的太高，否則會導致突然啟動，且車輛一般在倉庫中行駛，所以路面質量一般較好，此參數可在控制器輸出的0-25%間調節。把它設為5%較好。（8）高踏板禁止：此功能防止了若當控制器通電之前就施加了大于25%的加速器。除了提供平滑啟動以外，有時加速器連接出現問題（例如部件彎曲，返回拉簧斷裂等），即使松開加速器，仍有加速器信號輸入控制器，此功能就會防止由于這種以外導致的突然啟動。若操作者想在已施加

21、加速器后啟動車輛，控制器在加速器返回到空擋位置之前禁止對電機輸出。為了使車輛運行，控制器必須在接收到加速器信號前接收到KSI輸入信號或KSI輸入和互鎖輸入信號。兩種類型可通過編程器選擇。但也可被編程器禁止，在編程菜單中設置為0。1）KSI型（1型）為了啟動車輛，控制器必須在接收到加速器之前接收到KSI輸入。若在KSI接通時加速器輸入已經大于25%，則控制器操作立即被禁止。若在互鎖開關閉合前且KSI輸入接通后使用加速器，車輛便會在互鎖開關閉合后加速到要求的速度。2）互鎖型（2型）為了啟動車輛，控制器必須在接收到互鎖開關輸入和KSI輸入，在互鎖開關閉合時若已經輸入大于25%，則控制器被立即禁止。通

22、過把加速器命令減小到25%以下可以獲得正常操作。這里選擇互鎖型高踏板禁止，這樣更安全。（9）靜態斷開：有三種形式的靜態斷開，使用手持式編程器可做如下選擇：0型：無1型：互鎖輸入加方向輸入的靜態斷開。2型：KSI加互鎖輸入加方向輸入的靜態斷開。3型：KSI加互鎖輸入加前進方向輸入的靜態斷開。這里選擇2型。（10）低電位器故障：低電位器故障參數可將控制器的低電位器故障檢測設為失效。這對于使用單線以地為參考點電壓的加速器是非常有用的。設置低電位器故障參數為“OFF”，這樣在管腳7低電位器輸入上的故障檢測被關閉。因為這里采用的電子型加速器是以地為參考點電壓的加速器，所以必須設定為OFF，否則控制器將視

23、為加速器故障并且關閉系統。（11）接觸器診斷：如果沒有使用主接觸器，接觸器診斷參數可將控制器的主接觸器診斷檢測設為失效。這里將參數設置為“ON”。（12）最小勵磁電流：最小勵磁電流限制參數定義為電機勵磁線圈內允許的最小電流。該參數會決定車的最大速度。最小勵磁電流這里先設定為5A。（13）最大勵磁電流：最大勵磁電流定義為電機勵磁線圈內允許的最大電流，它決定車輛的最大力矩，還能限制勵磁線圈本身的功能損耗。6. 驅動輪的性能測試前面所選的驅動輪是否滿足要求，必須對其進行性能測試。由于設計的車輛和CS1555大致類似，所以選CS1555車做測試。6EL-DC-1.2、1.5KW-JB驅動輪性能測試報告

24、如下。（1）測試描述測試開始 04/05/2009測試完成 05/05/2009測試報告完成 05/05/2009（2）目的現配的1.5KW驅動輪是否能滿足該車輛的各項性能要求。（3）測試條件1）環境條件除非特殊說明，本測試都應在如下條件下進行：a)環境溫度：20；b)環境濕度：85 ；c)大氣壓：86kPa106kPa；另外，測試不允許在很強的EMI環境下進行，以避免測試數據的不準確。2）車輛狀態需求車型： CS1555電池： 24V, 350Ah電量： 100% 比重： 1.28車況： 空載/重載牽引電機： 6EL1.2KWDC油泵電機： ISKRA 3.0KW控制器： CURTIS 12

25、43-4220手柄： 諾力專用手柄3）測量工具秒表、卷尺、1311編程器、鉗形表（Fluke316），200A分流器（4）測試1）測試要求驅動輪電機要能滿足CY1555所需要的速度和爬坡要求，并能滿足負載情況下的各工作狀況。2）測試方法先將車輛運行20分鐘預熱，再進行相關測試。a)平路上調試車輛空載狀態時速度在5.5km/h左右，并記錄下電流、電壓等數據(速度測試在已測量好的25米距離上測試)。b)測量額定重載時車輛的速度及并記錄下電流、電壓等數據c)載重1.5T爬5的坡道，看是否能順利爬上，并且在坡道上能平穩停車，還能順利上坡。記錄下各項數據。由于沒有5坡道，試驗時選用6.9的坡道進行測試，

26、然后換算成5坡道。d）測量制動距離和噪聲級e）測量電機負載工作的溫升情況3）驅動輪電機技術參數驅動輪型號6EL-DC-1.2 1.5KW-JB 電機型號 XQ-1.5T-1額定功率 1.5 KW額定電樞電壓24 V額定轉速 2100 r/min定 額 60 min勵磁方式 他勵4）性能測試結果平路速度的測定如表3所示。（為車輛運行20min后測量的數據）表3 平路速度測定表備注勵磁電流速度（Km/h）電樞電流總電流空載前進4.25.6945-5045-50后退4.2645-5045-50重載前進4.24.965-7070-75后退4.25.365-7070-75可知速度并不能達到所要求的5.5

27、KW/H，所以要調節控制器參數。a.首先將1307編程器插入控制器。b.選到編程器的編程菜單。c.將原先我所設置的最小勵磁電流FIELD MIN的4.2通過編程器調節到4.6。d.通過繼續測試速度發現速度還未達到要求，所以繼續設置其最小勵磁電流，將其最小勵磁電流設置為4.8。e.通過測試發現滿足要求。注：驅動輪的前進和后退速度略有不同，這是電機本身的原因，可以通過調節電機來調節前后轉速，但相差的不到10%即可滿足要求。 制動距離和噪聲測定制動距離(M） 0.9噪聲級測試dB(A) 68溫度測試額定1.3T一直行走4小時后電機表面溫度78.5（環境溫度20）。驅動輪空轉電樞電流18A（5）電機溫

28、升測試1）測試方法額定載重1.5T在50M的車間路面往返行走，每隔30min測量相關技術參數。a電機表面溫度使用Fluke萬用表測量b電量表為CURTIS 803c電解液密度使用密度計測量（密度計損壞無法測量）d電樞電流使用200A分流器和FLUKE316鉗型表測量（在穩定的路面上二者測得的數據基本一致）e控制器溫度和電機勵磁電阻通過1311編程器查看，由于用編程器測的的勵磁電阻并不十分準確，所以現在改用雙臂電橋測試。2）測試的相關數據表4 電機溫升測試數據序號時間電機表面溫度電量表電量電解液密度g/cm3電樞電流113：00121001.2890-100213：30389050-60314：

29、00478050-60414：30567050-60515：00686050-60615：30725050-60716：00764050-60816：30773050-60917：0078.52050-60說明：a.車輛在沒有運行熱之前，整車的空載速度為5.5 km/h，電機電樞電流為45-50Ab.車輛運行20min后，整車的空載速度為5.5km/h，電機電樞電流為50-60A （6）結論 1）驅動輪空載和額定重載速度能夠符合設計要求2）驅動輪能夠滿足設計爬坡度要求3）驅動輪噪音和溫升符合要求.4）6EL-DC-1.2 1.5KW-JB 立式驅動輪滿足車輛的性能要求總結 2009年3月，我開

30、始了我的畢業論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。歷經了幾個月的奮戰，緊張而又充實的畢業設計終于落下了帷幕。回想這段日子的經歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業設計的過程中，我擁有了無數難忘的回憶和收獲。 3月初，在與導師的交流討論中我的題目定了下來，是電動堆高車的電氣設計。在搜集資料的過程中，我認真準備了一個筆記本。我在公司里搜集資料，還在網上查找各類相關資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數量多，這有利于論文的撰寫。然后我將收集到的資料仔細整理分類，及時拿給導師進行溝通。4月初，資料已經查找完畢了，我開始著手論文的寫作。在寫作過程中遇到困難我就及時和導師聯系，并和同學互