混凝土泵车节能控制方案.ppt

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混凝土泵车节能控制技术方案引言为了实现节能，在进一步提高器件单体效率的难度越来越大的情况下，上海派恩科技有限公司将研究重心转移到提高发动机与液压系统整体最佳效率的匹配上，通过电子节能控制方法实现高效率的功率转化。

目前节能控制系统主要针对以下几个环节:

动力系统与负载的控制、液压泵的控制、发动机与液压泵的控制。

国内运用最多的是电比例变量泵跟随发动机转速偏差变化的吸收功率的匹配控制原理，通过发动机转速感应偏差、电比例变量泵负荷传感器实现极限负荷控制，以柴油机传动的变量泵为控制对象，为客户提供发动机一变量泵的功率匹配的最佳控制方案。

功率匹配控制原理简介将系统功率流（系统压力流量/60）与电子流（负荷传感与电反馈控制）有机结合起来，通过检测负荷变化引起的发动机转速变化，运用自适应模糊PID参数调节整定的转速感应控制方法，利用变量泵的电液比例控制技术，调节电液比例控制变量泵的吸收功率，可实现系统极限负荷控制。

即发动机输出功率设定后，若负载增大，则泵增大吸收功率，发动机降速，系统检测到转速变化后，减小泵的排量，从而降低泵的吸收功率，保证泵的吸收功率和发动机输出功率相匹配;若负载减小，自动增大泵的排量，增加泵的吸收功率，在发动机输出功率允许范围内使作业速度加快，提高作业效率，使发动机在负荷变化范围内既满足重载，也满足轻载的作业要求，较好地匹配了负载、泵和发动机之间的功率关系。

微电控制系统结构图

（一）人机界面人机界面发动机发动机发动机转发动机转速传感器速传感器HS_G16HS_G16控制器控制器液压泵液压泵压力传感器、压力传感器、怠速压力开怠速压力开关关转速电位计转速电位计电磁阀电磁阀油门执行器油门执行器总线信号总线信号输入信号输入信号输出信号输出信号系统示意图微电控制系统结构图

（二）系统示意图发动机转速及负荷曲线发动机油门控制共分十个档位，对应转速如下：

机械怠速档9501档转速10002档转速12003档转速13504档转速15005档转速16006档转速17007档转速18008档转速19009档转速200010档转速2100发动机转矩特性与目标值负荷率曲线发动机与泵的控制关系在发动机怠速至最大转矩转速之间取目标值负荷率为90或更低一些，液压泵的启动转速应高于发动机的怠速。

按此负荷率工作，既满足了复合动力装置高效率、高动力性的要求，又使发动机有一定的动力储备，有利于提高整台设备的加速性能，并且在遇到突发载荷而控制装置因惯性滞后调节时，可以有效防止发动机熄火。

流量：

功率：

扭矩：

发动机底盘数据监控

（一）11、发动发动机冷却水温：

机冷却水温：

采用指采用指针显针显示。

温度指示范示。

温度指示范围围4040120120，当，当发动发动机冷却水温在机冷却水温在4040103103时时，仪仪表指表指针针指向灰色区域；当指向灰色区域；当发动发动机机冷却水温冷却水温103103时时，仪仪表指表指针针指向指向红红色色区域，同区域，同时显时显示故障示故障图标图标、蜂、蜂鸣鸣器器鸣鸣响，响，并作并作记录记录，可按消音，可按消音键键消音。

消音。

传传感器安感器安装尺寸装尺寸1/2-14NPTF1/2-14NPTF；仪表显示仪表显示水温传感器水温传感器22、燃油油位：

、燃油油位：

采用指采用指针显针显示。

燃油油位指示范示。

燃油油位指示范围围00100100，当燃油油位，当燃油油位1010时时，仪仪表指表指针针指向指向绿绿色区域；当燃油油位色区域；当燃油油位1010时时，仪仪表指表指针针指向指向红红色区域，同色区域，同时显时显示故障示故障图标图标、蜂、蜂鸣鸣器器鸣鸣响，可按消音响，可按消音键键消音。

消音。

传传感器感器长长度度LL720mm720mm，安装尺寸，安装尺寸见见附附图图；发动机底盘数据监控

（二）33、液、液压压油温度油温度显显示示:

采用指采用指针显针显示。

温度指示范示。

温度指示范围围4040120120，当温度在，当温度在40408585时时，仪仪表指表指针针指向指向绿绿色区域；当温度色区域；当温度8585时时，仪仪表表指指针针指向指向红红色区域，同色区域，同时显时显示故障示故障图标图标、蜂蜂鸣鸣器器鸣鸣响，并作响，并作记录记录，可按消音，可按消音键键消消音，音，传传感器安装尺寸：

感器安装尺寸：

M22M221.51.5；仪表显示仪表显示油温传感器油温传感器44、发动发动机机转转速速:

采用指采用指针针或数或数值显值显示方式示方式显显示当示当前前发动发动机的机的转转速。

速。

发动发动机机转转速速显显示范示范围围003000r/min3000r/min。

传传感器安装尺寸：

感器安装尺寸：

3/43/416UNF16UNF；发动机底盘数据监控（三）55、系、系统电压显统电压显示：

示：

采用指采用指针针或数或数值显值显示方式示方式显显示当前示当前系系统电压统电压。

66、工作小、工作小时计时计：

采用数采用数值显值显示方式示方式显显示示发动发动机的机的累累计计工作工作时间时间。

其。

其计时计时范范围围0099999.9h99999.9h。

时时条件条件为为机油机油压压力、力、转转速速、系、系统电压统电压大大于于27V27V、有充、有充电电信号其中一个信号其中一个项项目工作正常目工作正常就开始就开始计时计时。

77、机油、机油压压力力报报警开关：

警开关：

当当该传该传感器触点接通感器触点接通时时（接地（接地），在工作小），在工作小时时计计时计计时条件有效情况下，条件有效情况下，显显示故障示故障图标图标、蜂、蜂鸣鸣器器鸣鸣响，并响，并作作记录记录，可按消音，可按消音键键消音。

当工作小消音。

当工作小时计计时时计计时条件无效情条件无效情况下，况下，传传感器触点不接通感器触点不接通时时（不接地），若无机油（不接地），若无机油压压力力报报警信息警信息则说则说明明线线束或机油束或机油压压力力传传感器有故障。

感器有故障。

传传感器安装感器安装尺寸：

尺寸：

Z1/8Z1/827NPTF27NPTF；88、空气、空气滤滤清器清器报报警开关：

警开关：

当当该传该传感器触点接通感器触点接通时时（接地），（接地），显显示故障示故障图标图标、蜂、蜂鸣鸣器器鸣鸣响，并作响，并作记录记录，可按消音，可按消音键键消音。

消音。

99、充、充电报电报警：

警：

在在发电发电机不能正常机不能正常发电时发电时，显显示故障示故障图标图标、蜂、蜂鸣鸣器器鸣鸣响，并作响，并作记录记录，可按消音，可按消音键键消音。

消音。

系统控制总流程图启动系统功能初始化系统自检是否进行油门标定I/O初始化水温、油温、油位、机油压力、系统电压、空滤检查十档油门自动标定保存十档油门反馈位置；油门旋钮位置系统功能模块处理自动怠速控制机械怠速控制自动暖机控制增压控制传感器监控功率匹配控制结束YYNN发动机监控元器件主要元件：

1、Hesmor_G16控制器一个；2、Hesmor_MTA-ADW-1油门电机一个；3、压力传感器，输出形式：

420mA,有效量程：

0400Bar；4、霍尔型转速传感器一个；5、油门电位计一个，阻值2K，多圈带旋转刻度;6、Hesmor人机界面一个；7、油门脚踏板一个；谢谢！

1总则1.1该控制器根据混凝土输送泵特殊环境及系统所需的要求下，利用自身的技术实力开发出的智能控制系统，供方具有完全知识产权的产品；1.2该控制器满足相关国家标准的要求；1.3该控制器满足混凝土输送泵系统对控制器的性能及可靠性要求；2使用条件环境温度：

-40-+70电源供电电压：

DC10-30V防护等级：

IP673系统方案本控制系统针对混凝土泵车电液控制系统需求进行系统设计、开发，并依据国家的标准和相应的法规，提出此电控系统方案。

图1电控系统结构简图3.1系统组成：

3.2电液控制系统主要实现以下功能：

（1）支腿操作控制

（2）臂架动作的无线遥控（大臂、中臂、小臂）（FHSS跳频防干扰技术）（3）泵送控制（4）发动机转速控制（5）臂架定轨迹运动（6）发动机监控和节能管理（7）系统工作数据记录（8）系统故障自诊断和故障代码液晶屏显示3.3电气控制系统采用以下元件：

名名称称型型号号数数量量备备注注控制器控制器HS-G16HS-G161个个显示器显示器HS-L15HS-L151个个无线遥控器无线遥控器OMNAX11套套发射器、接收发射器、接收器器压力传感器压力传感器DST-10/24DST-10/243.4控制系统框图图图2控制系统框图控制系统框图4具体实现功能4.1动力系统部分

（1）发动机状态监控（J1939通讯协议）通过配置在发动机上的相关传感器获得发动机的状态数据。

将传感器输出的一些模拟量、开关量的信号通过发动机ECU，经CANBUS总线（J1939协议）与控制器进行通讯。

在显示器上动态显示出来，并设有报警区域，当显示数值达到报警区域时，控制器报警提示。

监控内容：

监控内容：

发动机转速监控机油压力监控冷却液温度监控发动机工作小时发动机油门控制发动机故障代码显示1）发动机紧急停车控制当出现紧急状况时，发动机需要急停，在发动机紧急停车的同时，控制器接收到一个信号，控制器所有输出置零。

2）发动机转速控制本系统采用了J1939协议，直接通过总线进行控制。

油门电位计输出的电压信号转换成转速数字信号，再通过CANBUS总线发送给发动机ECU，精确、快速控制发动的转速。

4.2泵送控制系统部分：

（1）液压系统状态监控）液压系统状态监控控制器通过油压传感器采集泵送压力、各油路压力，并在显示界面上显示；也作为系统功率控制和臂架控制的一个参考依据。

（2）极限载荷控制）极限载荷控制通过转速传感器监控发动机转速,实时调控:

当负载变化,引起发动机转速变化,如果失速达到调节范围，则控制系统自动调节（减小）工作泵比例电磁阀，降低泵的功率，使发动机的输出功率和负载功率相匹配，保障发动机处于较佳的工作状态。

（3）节能环保控制）节能环保控制为使系统达到最节能的效果，控制系统采用类似挖机的控制方式，将整个工况分为三种大的模式：

H档重在模式、S档标准模式、L档怠速模式。

H档模式：

档模式：

该模式是追求工作效率最大化的控制模式，快速的降物料输送到目的地，发动机与泵都是大功率的情况下工作，同时为避免负载突然增大，导致发动机掉速和熄火现象发生，系统还加有极限载荷控制方式；S档模式：

档模式：

该模式是追求节能的控制方式，泵车在做回转、布料杆等非泵送动作时，系统会自动将发动机速度调整到一个即满足系统所需要的功率又最节省油耗的转速下工作。

当系统进入泵送控制时，系统根据发动机万当系统进入泵送控制时，系统根据发动机万有特性曲线、发动机有特性曲线、发动机泵泵负载三者之间的关系功率负载三者之间的关系功率匹配关系进行节能控制；匹配关系进行节能控制；发动机的万有特性曲线如图3所示：

图图3柴油发动机万有特性曲线柴油发动机万有特性曲线如图3所示，以柴油机转速为横坐标，转矩（或气缸平均有效压力）为纵坐标，在图上画出许多等耗油率曲线和等功率曲线，即组成柴油机万有特性曲线。

在万有特性图中，最内层的等油耗曲线是最经济的区域，燃油消耗率最低；曲线愈向外，经济性愈差，从中很容易找出最经济的负荷和转速范围。

从万有特性曲线上还可以看出，柴油机在不同的功率值下，都有一个最经济工作点，就是等功率曲线和等比油耗曲线的切点。

最大功率点可以根据发动机的外特性曲线直接匹配。

匹配最佳节能点最有效的方法是对发动机进行工况测试，作出发动机的万有特性曲线，从中直接找出最佳节油点（或经济工作区域）。

在不同工况下，柴油机的输出功率不同，每一种发动机输出功率在万有特性曲线中对应一条等功率曲线，每条等功率曲线可以和无数条等油耗曲线相交，相交点都是柴油机可能工作的油耗工况。

但比油耗值均不相同，如果存在等功率曲线和等油耗曲线相切的点，则该点就是最佳节能点，如图4所示。

图图4最佳经济工作曲线最佳经济工作曲线不是每一条等功率曲线都能找到相切的等比油耗曲线，但总存在一条与等功率曲线相邻的等比油耗曲线，若柴油机能工作在等功率曲