基于工业控制器的泵送机械故障诊查系统

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1、基于工业控制器的泵送机械故障诊查系统第1章绪论1.1研究的背景混凝土泵送机械主要有混凝土泵和混凝土泵车两种。混凝土泵结构简单，输送压力大，且价格便宜，维修简便，大量用于地基，梁场等构建物浇筑。混凝土泵车移动方便、布料灵活，常常应用于城市楼群建筑[1]。随着技术的进步，泵送机械系统向高精、高效，多功能的方向发展，电控系统变得越来越复杂，各种定制化和附加功能增多。泵送机械控制技术更新换代快，多年来，市场上累积了各个时期的不同配置和不同控制系统，给故障诊断和设备维修带来了越来越多的困难。同时，混凝土泵送机械长期野外施工，振动大，连续工作时间长，环境潮湿

2、，因此泵送机械系统故障频次较高。故障造成的停工或者事故，不仅仅是工程工期受到影响，有时还会有人员伤亡产生。目前国内泵送机械产品故障排除和维护维修都是生产厂商的当地售后服务人员操作，图2.1所示为泵送机械目前常用的故障排查方式，主要存在以下几点不足：（1）售后人员需要携带专用工具测量各个故障可能发生点；（2）当故障点不能确定时，则需要致电技术人员或者是自己慢慢摸索查询，耽误了抢修时间和浪费大量人力资源；（3）随着工程机械的多样和复杂，对售后人员要求越来越高，而服务维修经验需要长时间积累，因此会出部分服务人员技能不足的情况。.1.2故障诊断的目的及意

3、义在过去，在设备控制系统出现故障后，服务工程师们必须携带必要的电气工具，如图纸，万用表等，依照电气原理图在电控柜内去一个一个点去排查与测量，浪费了大量时间和人力，尤其在电气系统越来越复杂后增加了排查的难度。因此，开发一种智能化故障诊断方法将具有重要的意义，利用现有控制器与显示屏等核心控制器件，通过采集数据，并进行分析和处理，可以监控整机的运行状态来实现泵送机械电控系统故障点诊断以及通过显示屏或者其它外围设备给出故障处理方法提示，这样极大方便售后人员甚至是机械操作工在极短的时间内处理泵送机械设备的故障，增强了泵送机械控制系统的自动化程度。因此我们开

4、发故障诊断的目的是：（1）及时检测设备，及时对设备出现的种种异常或故障做出诊断和消除，提高泵送机械运行的可靠性，降低故障损失；（2）有利于充分挖掘泵送设备性能潜力，延长设备正常使用周期，降低设备使用期间的维护保养费用；（3）系统通过对故障信息的收集和处理，为后续产品设计改良、合理化制造和生产过程管控提供有效数据和信息。..第2章故障诊断系统构成及分析2.1泵送机械工作原理混凝土泵送机械包括砼泵、泵车等多个产品，它是通过管道压力输送混凝土[24]。适应于城市建设、住宅、高速公路、桥梁、隧道等大型钢筋混凝土构筑物的混凝土浇筑施工。自1907年第一台混

5、凝土泵制造出来后，混凝土技术在欧美得到了高速发展，并且有着一批行业的技术领先者，他们技术雄厚，生成规模较大，在国际上有着比较大的影响，如大象，施威英，CIFA等厂家。我国从上世纪八十年代开始引进了混凝土泵送技术，在随后的几十年国民经济建设中，混凝土技术得到飞速发展，并且达到了国际先进水平，混凝土泵送机械是建筑机械的一个重要组成部分，它在参与工程建设的高效性和全面性，保障了工程项目的顺利进展和施工质量，大幅降低了劳动强度，彻底改变了施工现场面貌，混凝土泵送机械成为建筑行业不可取代的重要设备[25-34]。随着世界经济的持续平稳发展,尤其今年来国内城

6、镇化建设步伐的加快,以及相关混凝土泵送施工一系列法规和条例的出台,各地商品混凝土利用和监管的力度不断加强,这些都为混凝土泵送机械的发展提供了良好的市场环境[35]，近年来，在国有混凝土机械市场，以三一，中联为代表民族品牌，市场规模迅速扩大[36]。其中中联重科明星产品101米全球最长臂架泵车创造吉尼斯记录[37]。泵送机械工作方式是通过动力驱动主泵，主泵不断压油建立系统压力，在液压油的推动下，活塞杆的动作带动混凝土缸中的密封活塞实现混凝土的输送功能[38],泵送油路回路由主油泵和两个伸缩油缸组成，主泵为轴向变量柱塞泵，两主油缸采用串联。压力油经过

7、管路元件后进入执行机构，伸缩油缸的有杆腔（连接杆）在系统压力下，油缸活塞杆往前推进，密闭连通腔油不能被压缩，因此对面活塞杆后退，液压油又回到压力油口，形成一个完整的闭式回路。通过动力驱动液压主泵，在主泵压力建立后，再通过电控系统控制电磁阀来实现逻辑动作推动泵送油缸动作，摆动油缸用来控制泵送油缸的出料方向（如图2.1）。利用混凝土搅拌车将符合泵送要求的混凝土成品放入泵送产品的料斗中,然后由泵送机构输送混凝土[39]。2.2故障诊断的硬件环境和软件环境本系统由德国IFM公司的CR0032控制器和CR0020扩展模块组成控制核心，采用CR9211显示屏

8、作为人机交互页面。在实际的使用过程中，控制器出现故障的可能性很小，大部分电气故障都是于与控制器相连接的外围线路和元器件。编程环境CoDe