CN102434443B - 粘稠体泵送机构的控制装置、控制方法及混凝土泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种粘稠体泵送机构的控制装置、控制方法及混凝土泵，控制装置包括：至少一个功能器件，用于实现至少一个相应的功能；至少一个检测单元，用于检测所述至少一个功能部件实现所述至少一个相应的功能后相应的运行性能；以及一个控制单元，分别连接所述至少一个功能器件和所述至少一个检测单元。控制方法包括以下步骤：根据泵送机构中活塞的位置控制至少一个功能器件，以实现至少一个相应的功能；实时检测实现所述至少一个相应的功能后相应的运行性能；以及根据检测结果，调节从收到活塞位置信号到向所述至少一个功能器件发送控制信号的时间。混凝土泵包括上述控制装置。本发明控制装置和方法可使得在任意工况下泵送性能达到最优。
Description
技术领域
本发明涉及粘稠体泵送机构，特别涉及一种用于粘稠体泵送机构的控制装置、控制方法以及采用这种控制装置的混凝土泵。
背景技术
如图1和2所示，相关技术中的混凝土泵泵送机构由泵送单元1，一对砼缸6和7，料斗8和S阀(即：混凝土分配阀)9组成；泵送单元1由主油泵2和副油泵13，主阀组3和副阀组15，一对主油缸4和5，一对副油缸16和17，接近开关10和11，控制单元12和蓄能器14组成，其中主油泵2上安装有压力传感器，压力传感器检测主油泵2压力。
混凝土泵的工作过程如下：砼缸6和7从料斗8中吸取混凝土，然后通过输送管(图中未示出)将其浇筑到工作位置。砼缸6和7的活塞在主油缸4和5的控制下交替往复运动；S阀9将砼缸6和7中的一个与输送管连接，另外一个直接与料斗8相连并从中吸取混凝土；副油缸16和17通过传动轴带动S阀9左右摆动。通过S阀9与砼缸6和7的协调动作，实现混凝土在输送管道中近似连续流动。
混凝土在输送管中流动有两种方向，一种流动方向是从砼缸6或7流向输送管道末端(正泵)；另一种流动方向是从输送管流向砼缸6或7(反泵)，两种混凝土流动方向取决于砼缸6和7运动时S阀9的位置。
上述混凝土泵泵送单元工作过程如下：
主油泵2提供压力油通过主阀组3驱动一对主油缸4和5，副油泵13提供压力油通过副阀组15驱动一对副油缸16和17。若主油泵2的压力油进入主油缸4的有杆腔4B或主油缸5的有杆腔5B，则主油缸4的无杆腔4A与主油缸5的无杆腔5A通过管路联通，若主油泵2的压力油进入主油缸4的无杆腔4A与主油缸5的无杆腔5A，则主油缸4的有杆腔4B与主油缸5的有杆腔5B通过管路联通。在一个工作循环中，压力油从主油缸5的有杆腔5B进入，从主油缸4的有杆腔4B排出，此时主油缸5活塞杆缩回，主油缸4活塞杆伸出；压力油从副油缸17的无杆腔17A进入，从副油缸16的无杆腔16A排出，此时副油缸16活塞杆缩回，副油缸17活塞杆伸出，S阀9摆动。
当主油缸4活塞通过接近开关10，接近开关10发信号给控制单元12，控制单元12以固定逻辑顺序发信号给主阀组3和副阀组15(先隔t10秒发信号给主阀组3，再隔t20秒后发信号给副阀组15，t10和t10为固定时间。这就是所谓的相关技术的固定逻辑顺序)。当主阀组3响应控制单元12发出的信号，压力油从主油缸4的有杆腔4B进入，从主油缸5的有杆腔5B排出，主油缸4和5开始换向，主油缸5活塞杆开始伸出，主油缸4活塞杆开始缩回，带动砼缸6和7活塞换向；当副阀组15响应控制单元12发出的信号，压力油从副油缸16的无杆腔16A进入，从副油缸17的无杆腔17A排出，副油缸16和17开始换向，副油缸16活塞杆伸出，副油缸17活塞杆缩回，带动S阀9摆动。
在相关技术中，主油泵2在换向过程中不人为变量，主油缸4和5上接近开关10和11位置固定，主油缸4活塞运动至接近开关10、或主油缸5活塞运动至接近开关11时，接近开关10或11发信号给控制单元12，届时控制单元12接收到接近开关发送来的信号后，隔t10秒发信号给主阀组3，再隔t20秒后发信号给副阀组15，t10和t20为固定时间。总之，在相关技术领域内，控制单元都是以固定的逻辑顺序来对发送的信号之间的时间进行控制，且发送的时间都是固定不变的。
相关技术所采用的控制***存在以下问题：1.主阀组3中换向阀从一个工作位到另一个工作位时要通过过渡位，一般情况下换向阀从工作位到过渡位通流面积减小，主油泵2流量与通流能力不匹配，产生压力冲击。2.主油缸4和5的活塞换向时，活塞速度方向发生突变，因为流量存在惯性，所以当活塞换向时，液压***会产生压力冲击。3.信号口位置固定，且接近开关10和11发信号给控制单元12与控制单元12发信号给主阀组3的逻辑固定，而泵送速度和负载压力等工况不确定，若活塞运动到主油缸末端之前，主阀组3响应控制单元12发出的信号控制主油缸换向，则工作行程缩短，活塞运动不到位；若主活塞运动到主油缸末端时，控制单元12还没有发信号给主阀组3导致主油缸没有换向，则会出现“撞缸”现象。4.控制单元12发信号给主阀组3与控制单元12发信号给副阀组15逻辑固定，而泵送速度和负载压力等工况不确定，若主油缸4和5运动与副油缸16和17运动不匹配，则砼缸内混凝土泵入料斗，输送管内混凝土被吸入砼缸，料斗内混凝土飞溅，易损件磨损加速。这些问题均会降低泵送性能，缩短设备使用寿命。
发明内容
本发明旨在提供一种控制装置，以提高混凝土泵的泵送性能。
本发明控制装置，用于混凝土泵送机构，它包括：
至少一个功能器件，用于实现至少一个相应的功能；
至少一个检测单元，用于检测所述至少一个功能部件实现所述至少一个相应的功能后相应的运行性能；以及
一个控制单元，分别连接所述至少一个功能器件和所述至少一个检测单元，根据泵送机构中活塞的位置控制所述至少一个功能器件实现所述至少一个相应的功能，以及根据所述检测单元反馈的信号调节向所述至少一个功能器件发送控制信号的时间，使相应的运行性能达到最佳。
优选地，所述至少一个功能器件包括主油泵排量调节装置、主阀组和副阀组中的至少一个；相应地，所述运行性能为以下三种中的至少一种：液压***的压力冲击、主油缸活塞是否撞缸或运行到位、以及砼缸活塞的换向与混凝土分配阀的运动是否一致。
优选地，所述控制装置还包括专家库，用于存储多种工况下所述控制单元向所述功能器件发送控制信号的时间。
优选地，所述控制装置还包括用于检测当前工况信息的工况采集单元；所述控制单元包括工况匹配模块，用于根据检测到的工况信息，从专家库中找出最接近的发送控制信号的时间。
优选地，所述控制单元包括更新模块，用于将当前工况信息以及调节后的向所述至少一个功能器件发送控制信号的时间更新到所述专家库中。
优选地，所述工况信息包括泵送速度和***压力。
优选地，所述活塞的位置为砼缸活塞的位置或主油缸活塞的位置。
本发明还提供了一种混凝土泵，包括泵送机构及其控制装置，该泵送机构的控制装置采用上述任一种控制装置。
本发明还提供了一种控制方法，用于提高粘稠体泵送机构的泵送性能，包括以下步骤：
根据泵送机构中活塞的位置控制至少一个功能器件，以实现至少一个相应的功能；
实时检测实现所述至少一个相应的功能后相应的运行性能；以及
根据检测结果，调节从收到活塞位置信号到向所述至少一个功能器件发送控制信号的时间。
优选地，所述至少一个功能器件包括主油泵排量调节装置、主阀组和副阀组中的至少一个；相应地，所述运行性能为以下三种中的至少一种：液压***的压力冲击、主油缸活塞是否撞缸或运行到位、以及砼缸活塞的换向与混凝土分配阀的运动是否一致。
优选地，还包括从专家库中获取向所述功能器件发送控制信号的时间的步骤。
优选地，还包括检测当前工况信息并从专家库中找出最接近的发送控制信号的时间的步骤。
优选地，还包括将当前工况信息及调节后的从收到活塞位置信号到向所述至少一个功能器件发送控制信号的时间更新到专家库的步骤。
优选地，所述活塞的位置为砼缸活塞的位置或主油缸活塞的位置。
优选地，所述工况信息包括泵送速度和***压力。
与相关技术相比，本发明控制装置和方法利用反馈信息自适应地调整向功能部件发送控制信号的时间，能够在任意工况下自动将泵送机构调节至最佳状态，使得在任意工况下，泵送性能达到最优。
附图说明
图1为相关技术中的混凝土泵泵送机构的结构示意图。
图2为相关技术中的混凝土泵泵送单元的工作过程示意图。
图3为本发明一些实施例中的控制装置的原理框图。
图4为本发明一些实施例中的控制方法的控制流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。
图3示出了本发明一些实施例中的控制装置。由于混凝土泵泵送单元的配置很多，这里结合图2所示配置进行阐述。
如图3所示，本控制装置包括：控制单元12，以及与其连接的三个功能器件、三个检测单元和专家库21。三个功能器件在一些实施例中分别为主油泵2的排量调节装置、主阀组3和副阀组15，其中，主阀组3用于改变主油缸4和5中压力油的方向，副阀组15用于改变副油缸16和17中压力油的方向，通过降低主油泵2的排量能够减小压力油的压力。第一检测单元18用于检测液压***的压力冲击，第二检测单元19用于检测主油缸4和5活塞是否撞缸或运行到位，第三检测单元20用于检测砼缸6和7活塞的换向与混凝土分配阀9的运动是否一致。控制单元12根据主油缸4和5活塞的位置控制主油泵2、主阀组3和副阀组15完成相应的功能，以及根据三个检测单元18-20反馈的信号分别调节向主油泵2、主阀组3和副阀组15发送控制信号的时间，以分别达到减小液压***压力冲击、避免主油缸4和5活塞撞缸或不到位、以及避免砼缸6和7内混凝土被泵入料斗8的目的。
可以理解地，一些实施例中，控制装置也可以只包括主油泵2的排量调节装置、主阀组3和副阀组15三个功能器件中的任意一个或两个，相应地，也可以只包括三个检测单元18-20中的任意一个或两个，这样也可以达到改善相应性能的目的。也可以理解地，一些实施例中，控制单元12也可以根据砼缸6和7活塞的位置控制主油泵2、主阀组3和副阀组15完成相应的功能。
一些实施例中，可以采用两个接近开关10和11分别检测主油缸4和5活塞的位置，当主油缸4活塞通过接近开关10或主油缸5活塞通过接近开关11时，接近开关10或11发信号给控制单元12，控制单元12分别延时t1向主油泵2发送信号i1、延时t2向主阀组3发送信号i2、延时t3向副阀组15发送信号i3，以分别控制主油泵2降低排量、砼缸6和7活塞换向、混凝土分配阀9向相应的砼缸6或7切换。更具体地说，主油泵2响应信号i1后，降低压力油的排量；主阀组3响应信号i2后，主油泵2提供的压力油通过主阀组3使主油缸4和5活塞换向，进而带动砼缸6和7的活塞换向；副阀组15响应信号i3后，副油泵13提供的压力油通过副阀组15使副油缸16和17活塞换向，进而带动混凝土分配阀9摆动，向相应的砼缸6或7切换。可以理解地，由于两个主油缸4和5的规格相同，因此只在一个主油缸靠近活塞行程两端处各设置一个接近开关，也可以实现上述控制功能；只在一个主油缸的中部设置一个接近开关，也可以实现上述控制功能。此外，也可以用其它的位置传感器检测活塞的位置。
混凝土泵工作中，当主油缸4和5换向时，液压***有较大的压力冲击，一些实施例中，控制装置通过实时检测两个主油缸4和5活塞位置，当主油缸4和5活塞接近其行程终点时，调低主油泵2的排量，达到了减小压力冲击的目的。主油缸4和5换向时间决定主油缸4和5活塞运动行程，通过调节控制单元12发信号i2给主阀组3的时间可调节主油缸4和5的换向时间，避免主油缸4和5活塞撞缸或不到位，使主油缸4和5的运动行程达到最优。通过调节控制单元12发信号i3给副阀组15的时间可以调节混凝土分配阀9开始摆动的时间，使混凝土分配阀9摆动时间与砼缸6和7活塞换向时间相匹配。
为了能够在任意工况下均达到最佳泵送性能，信号i1、i2和i3没有固定逻辑顺序。换句话说，信号i1、i2和i3没有固定的先后顺序，发送间隔也不一定是相等的，而是首先给对应的延时时间t1、t2、t3一个初始值，然后根据实际工况自适应调节至最佳逻辑顺序。更具体地说，第一检测单元18实时检测液压***的压力冲击，当压力冲击较大(超过设定值)时修正t1的值，以调整主油泵2开始降低排量的时间；第二检测单元19实时检测主油缸4和5活塞是否撞缸或不到位，当主油缸4和5活塞撞缸或不到位时修正t2的值；第三检测单元20实时检测砼缸6和7活塞的换向与分配阀9的运动是否一致，当不一致时修正t3的值，通过不断修正t1、t2和t3的值，使混凝土泵达到最佳泵送性能。可以理解地，第一检测单元18可以采用安装在主油泵2的压力传感器实现；第二检测单元19可以采用压力传感器检测是否撞缸，可以采用位置传感器(如接近开关，但不限于此)检测活塞是否到位；第三检测单元20可以分别用位置传感器检测砼缸6和7活塞的位置和混凝土分配阀9的位置，进而判断它们的运动是否一致，也可以通过检测是否有反泵现象判断它们的运动是否一致；等等，并不限于列举的这些方法。
一些实施例中，专家库21存储各种工况下t1、t2和t3的经验值(t1、t2和t3的值分别用于确定控制信号i1、i2和i3的发送时间)。具体可以通过试验或仿真，在各种模拟工况(包括泵送速度、泵送压力等)下，合理调节t1、t2和t3的值，使泵送性能达到最优，将各模拟工况和该工况下对应的t1、t2和t3的值存储到专家库21中。
一些实施例中，控制装置还包括用于检测工况信息的工况采集单元。
一些实施例中，控制单元12包括工况匹配模块及更新模块，工况匹配模块用于根据工况采集单元检测到的工况信息，从专家库21中找出最匹配的t1、t2和t3的经验值。由于实际工况的复杂性、以及试验或仿真数据的有限性，专家库21中存储的信息无法覆盖所有工况，该经验值无法保证泵送性能最优，所以专家库21存储的经验值只是用于在实际泵送作业时，向t1、t2和t3提供初始值。更新模块用于将当前工况信息及调节后的适应于当前工况的发送控制信号的时间存储到专家库中。
一些实施例中，也可以不设置专家库，可以由操作者根据实时的工况信息通过人机界面给t1、t2和t3设定初始值。
一些实施例中，控制单元12可以采用PLC，也可以采用微处理器。
上述任何一种控制装置能够应用于现有的各种混凝土泵，达到提高泵送性能的目的。
图4示出了一些实施例中的控制方法的流程图。如图4所示，混凝土泵开始工作时，控制单元12根据检测到的负载压力和泵送速度等工况进行专家库寻优，初步确定发送信号i1、i2和i3的时间，若控制单元12检测到液压***有压力冲击则自动调整发送信号i1的时间(即修正t1的值)，若控制单元12检测到主油缸活塞撞缸或不到位则自动调整发送信号i2的时间(即修正t2的值)，若控制单元12检测到砼缸活塞换向与混凝土分配阀9运动不匹配则自动调整发送信号i3的时间(即修正t3的值)，直到泵送性能达到最优。达到最优后对专家库进行更新，存储该工况信息和该工况下发送信号i1、i2和i3的时间。当工况发生变化时，控制单元12重复以上工作。
可以理解地，本发明并不局限于混凝土泵，其他粘稠体泵送机构也适用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种控制装置，用于粘稠体泵送机构，其特征在于，包括：
三个功能器件，用于实现三个相应的功能；
三个检测单元，用于检测所述三个功能部件实现所述三个相应的功能后相应的运行性能；以及
一个控制单元，分别连接所述三个功能器件和所述三个检测单元，根据泵送机构中活塞的位置控制所述三个功能器件实现所述三个相应的功能，以及根据所述检测单元反馈的信号调节向所述三个功能器件发送控制信号的时间，使相应的运行性能达到最佳，其中，
所述三个功能器件包括主油泵排量调节装置、主阀组和副阀组；相应地，所述运行性能为以下三种：液压***的压力冲击、主油缸活塞是否撞缸或运行到位、以及砼缸活塞的换向与混凝土分配阀的运动是否一致。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括专家库，用于存储多种工况下所述控制单元向所述功能器件发送控制信号的时间。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括用于检测当前工况信息的工况采集单元；所述控制单元包括工况匹配模块，用于根据检测到的工况信息，从专家库中找出最接近的发送控制信号的时间。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于：所述控制单元包括更新模块，用于将当前工况信息以及调节后的向所述三个功能器件发送控制信号的时间更新到所述专家库中。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述活塞的位置为砼缸活塞的位置或主油缸活塞的位置。
6.一种混凝土泵，包括泵送机构及其控制装置，其特征在于：该泵送机构的控制装置采用权利要求1-5任一项所述的控制装置。
7.一种控制方法，用于提高粘稠体泵送机构的泵送性能，其特征在于，包括以下步骤：
根据泵送机构中活塞的位置控制三个功能器件，以实现三个相应的功能；
实时检测实现所述三个相应的功能后相应的运行性能；以及
根据检测结果，调节从收到活塞位置信号到向所述三个功能器件发送控制信号的时间，其中，
所述三个功能器件包括主油泵排量调节装置、主阀组和副阀组；相应地，所述运行性能为以下三种：液压***的压力冲击、主油缸活塞是否撞缸或运行到位、以及砼缸活塞的换向与混凝土分配阀的运动是否一致。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：还包括从专家库中获取向所述功能器件发送控制信号的时间的步骤。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：还包括检测当前工况信息并从专家库中找出最接近的发送控制信号的时间的步骤。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：还包括将当前工况信息及调节后的从收到活塞位置信号到向所述三个功能器件发送控制信号的时间更新到专家库的步骤。
11.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述活塞的位置为砼缸活塞的位置或主油缸活塞的位置。
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