CN115143072B - 用于泵送系统的控制方法、处理器及泵送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种用于泵送系统的控制方法、处理器及泵送系统。泵送系统包括：第一砼缸、第二砼缸、第一活塞、第二活塞、第一电机、第一电缸、第二电机和第二电缸；控制方法包括：控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动，其中推料运动的方向与吸料运动的方向相反；在确定第一活塞到达第一换向位置的情况下，控制第二传动机构驱动第二活塞做推料运动，并控制第一传动机构驱动第一活塞同步做吸料运动；吸料运动的速度是根据推料运动的速度来控制的。电缸系统拥有极高的位置控制精度，换向位置的确认更加精确，从而可以实现更精准地换向，减小泵送过程中撞缸概率。

Description

用于泵送系统的控制方法、处理器及泵送系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种用于泵送系统的控制方法、处理器及泵送系统。

背景技术

各行各业中新型能源逐步取代化石能源的趋势不可逆转。随着低成本可再生的光电、风电的大规模应用和占比的提升，以电能为主要能源的电动化的工程车辆在市场中逐步提升竞争力。另一方面，由于能源相对短缺，对于能源的高效利用也是迫切要解决的问题，在工程机械领域也需要将高效率的系统作为设计和开发的重点。

混凝土泵车、车载泵、拖泵、湿喷机等泵送工程工具，由于需要长时间、大功率施工作业，需要消耗大量能源；然而现有泵送工程设备多为柴油驱动、液压传递，通过发动机或电机带动液压泵提供压力，通过液压缸推动活塞进行混凝土或者其他流体的泵送输送。目前的泵送方案中，泵送换向过程中容易撞缸，导致噪音大以及零部件容易损坏等问题，液压泵故障率较高。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明实施例提供了一种用于泵送系统的控制方法、处理器及泵送系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于泵送系统的控制方法，其中泵送系统包括：

第一砼缸和第二砼缸，分别设置在第一砼缸和第二砼缸中的第一活塞和第二活塞；

第一传动机构，与第一活塞连接，包括第一电机和第一电缸，用于驱动第一活塞做往复运动；

第二传动机构，与第二活塞连接，包括第二电机和第二电缸，用于驱动第二活塞做往复运动；

控制方法包括：

控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动，其中推料运动的方向与吸料运动的方向相反；

在确定第一活塞到达第一换向位置的情况下，控制第二传动机构驱动第二活塞做推料运动，并控制第一传动机构驱动第一活塞同步做吸料运动；

其中，吸料运动的速度是根据推料运动的速度来控制的。

在本发明实施例中，控制方法还包括：

根据第一电机的转动圈数、第一电缸的导程以及第一传动机构的速比，确定第一活塞移动的第一距离；

根据第一距离确定第一活塞到达第一换向位置。

在本发明实施例中，推料运动的距离包括前一段推料距离和后一段推料距离，前一段推料距离大于后一段推料距离，且前一段推料距离的推料速度大于后一段推料距离的推料速度。

在本发明实施例中，控制方法还包括：

确定泵送系统对应臂架的最高点至第一砼缸的垂直高度；

根据垂直高度、目标物料的密度以及第一活塞的面积，确定将目标物料推送到垂直高度时第一活塞所受到的压力；

根据压力、第一电缸的导程、第一电缸的效率以及减速比，确定第一电机的初始扭矩；

根据初始扭矩以及泵送系统的泵送速度，确定第一电机的目标扭矩；

基于目标扭矩，使得第一活塞推进前一段推料距离。

在本发明实施例中，第一活塞的前一段推料距离是从第一初始位置至中继位置，第一活塞的后一段推料距离是从中继位置至第一换向位置，第一初始位置的一侧安装有第一位置传感器，控制方法还包括：

根据第一距离来确定第一活塞到达中继位置；

根据第一位置传感器的信号或者根据第一距离来确定第一活塞到达第一初始位置。

在本发明实施例中，第二初始位置的一侧安装有第二位置传感器，控制方法还包括：

在泵送系统重新上电的情况下，根据第一位置传感器的信号确定第一活塞到达第一初始位置，且根据第二位置传感器的信号确定第二活塞到达第二初始位置，并开始泵送；

其中，第二初始位置为第二活塞的前一段推料距离的起始位置。

在本发明实施例中，控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动包括：

调节第二电机的扭矩，使得第二电机的转速跟随第一电机的转速，且使得第二活塞与第一活塞实现反向同步运动。

在本发明实施例中，第一电机用于控制第一电缸运动，第一电机的输出轴通过齿轮或皮带轮与第一电缸的输入轴连接；

第二电机用于控制第二电缸运动，第二电机的输出轴通过齿轮或皮带轮与第二电缸的输入轴连接；

在泵送系统处于工作状态下，第一电机与第二电机的旋转方向是相反的。

在本发明实施例中，控制方法还包括：

根据第二电机的转动圈数、第二电缸的导程以及第二传动机构的速比，确定第二活塞移动的第二距离；

在根据第二距离确定第二活塞到达第二换向位置的情况下，控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动。

在本发明实施例中，控制方法还包括：

根据第一电机旋转时的脉冲数以及第一电机旋转一周的编码器脉冲数，确定第一电机的转动圈数。

在本发明实施例中，在第一活塞做推料运动的过程中，第一活塞将目标物料从第一砼缸中推送出；

在第二活塞做吸料运动的过程中，第二活塞将目标物料吸出至第二砼缸中。

本发明第二方面提供一种处理器，被配置成执行上述的用于泵送系统的控制方法。

本发明第三方面提供一种泵送系统，包括：

第一砼缸和第二砼缸，分别设置在第一砼缸和第二砼缸中的第一活塞和第二活塞；

第一传动机构，与第一活塞连接，包括第一电机和第一电缸，用于驱动第一活塞做往复运动；

第二传动机构，与第二活塞连接，包括第二电机和第二电缸，用于驱动第二活塞做往复运动；以及

控制器，被配置成：

控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动，其中推料运动的方向与吸料运动的方向相反；

根据第一电机的转动圈数、第一电缸的导程以及第一传动机构的速比，确定第一活塞移动的第一距离；

在根据第一距离确定第一活塞到达第一换向位置的情况下，控制第二传动机构驱动第二活塞做推料运动，并控制第一传动机构驱动第一活塞同步做吸料运动；

其中，吸料运动的速度是根据推料运动的速度来控制的。

在本发明实施例中，泵送系统还包括：

第一位置传感器，安装在第一初始位置的一侧，用于在泵送系统重新上电的情况下，确定第一活塞到达第一初始位置；

第二位置传感器，安装在第二初始位置的一侧，用于在泵送系统重新上电的情况下，确定第二活塞到达第二初始位置。

在本发明实施例中，泵送系统还包括：

料斗，用于盛放目标物料；

其中，第一砼缸和第二砼缸，分别与料斗连接，且分别用于盛放被输送的目标物料；

导管，设置于料斗中，与料斗中的目标物料隔开，且跟第一砼缸或者第二砼缸连通，用于将目标物料输送出；

其中，在根据第一距离确定第一活塞到达第一换向位置的情况下，导管从与第一砼缸连通转换为与第二砼缸连通，以使得目标物料从第二砼缸中被推送至导管后输送出。

相比单电机带动双电缸，在本发明实施例中，通过双电机带动双电缸来实现泵送功能，可维护性更好，更换活塞更方便。相比传统液压方案，本发明实施例涉及一种双电机控制双电缸的泵送传动方案，电缸系统的效率更高，可靠性更好，杜绝了液压系统跑冒滴漏问题。另外，电缸系统拥有极高的位置控制精度，换向位置的确认更加精确，从而可以实现更精准地换向，减小泵送过程中撞缸概率，进而减少泵送系统的故障率。

可以从物理上使两缸动作为对称运动，对于双电机电缸系统，当活塞为推料过程时负载较大，而当活塞为吸料过程时负载相对较低；难以用相同的控制方式控制第一电机和第二电机。由于绝大多数施工情况下，活塞受到吸料的力远远小于受到推料的力，所以采取吸料侧缸跟随推料侧缸的方法可以更容易实现跟随，吸料运动的速度是根据推料运动的速度来控制的，可以采取吸料侧电机跟随推料侧电机转速的控制方式，这样两缸的同步性会更好。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统的示意框图之一；

图2示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统的结构图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的用于泵送系统的控制方法的流程图；

图4示意性示出了根据本发明实施例的传动机构的示意框图之一；

图5示意性示出了根据本发明实施例的传动机构的示意框图之二；

图6示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统的示意框图之二；

图7示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统的示意框图之三；

图8示意性示出了根据本发明实施例的泵送换向控制的示意图之一；

图9示意性示出了根据本发明实施例的泵送换向控制的示意图之二；

图10示意性示出了根据本发明实施例的泵送换向控制的示意图之三；

图11示意性示出了根据本发明实施例的电机额定功率的外特性曲线图；

图12示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统对应臂架的简易示意图之一；

图13示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统对应臂架的简易示意图之二；

图14示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统对应臂架的简易示意图之三。

附图标记说明

10-料斗； 11-第一砼缸；

12-第二砼缸； 13-第一活塞；

14-导管； 15-第二活塞；

16-第一电机； 17-第一电缸；

18-第二电机； 19-第二电缸；

20-摆缸； 21-电缸推杆；

22-水箱； 23-传动箱；

24-第一初始位置； 25-第二初始位置；

26-第一中继位置； 27-第一换向位置；

28-第二换向位置； 29-第二中继位置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明，若本申请实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

图1示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统的示意框图，图2示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统的结构图。可参见图1和图2，泵送系统包括：

第一砼缸11和第二砼缸12，分别设置在第一砼缸11和第二砼缸12中的第一活塞13和第二活塞15；

第一传动机构，与第一活塞13连接，包括第一电机16和第一电缸17，用于驱动第一活塞13做往复运动；

第二传动机构，与第二活塞15连接，包括第二电机18和第二电缸19，用于驱动第二活塞15做往复运动。

图3示意性示出了根据本发明实施例的用于泵送系统的控制方法的流程图。如图3所示，在本发明一实施例中，提供了一种用于泵送系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤301，控制第一传动机构驱动第一活塞13做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞15同步做吸料运动，其中推料运动的方向与吸料运动的方向相反；

步骤302，在确定第一活塞13到达第一换向位置27的情况下，控制第二传动机构驱动第二活塞15做推料运动，并控制第一传动机构驱动第一活塞13同步做吸料运动；其中，吸料运动的速度是根据推料运动的速度来控制的。

可参见图1和图2，在泵送系统中，料斗10，用于盛放目标物料；第一砼缸11和第二砼缸12，分别与料斗10连接，且分别用于盛放被输送的目标物料；第一活塞13，设置于第一砼缸11中，用于将目标物料从料斗10中吸出至第一砼缸11中，或者用于将目标物料从第一砼缸11中推送至导管14 中；第二活塞15，设置于第二砼缸12中，用于将目标物料从料斗10中吸出至第二砼缸12中，或者用于将目标物料从第二砼缸12中推送至导管14中；导管14，设置于料斗10中，与料斗10中的目标物料隔开，且跟第一砼缸 11或者第二砼缸12连通，用于将目标物料输送出。

在双电机驱动的电缸泵送系统中，第一电机16和第二电机18可知旋转圈数，可以是伺服电机。第一电机16和第二电机18通过电缸传动箱23来驱动第一电缸17和第二电缸19进行往复运动。本发明采用双电机驱动双电缸，需要在电缸传动箱23内通过齿轮或者皮带轮等传动部件进行动力传输。工作时第一电机16与第二电机18的旋转方向是相反的，这样两个电缸推杆的运动方向相反。第一电机16和第一电缸17通过推杆21推出或者收回第一活塞13，第二电机18和第二电缸19通过推杆21推出或者收回第二活塞 15。

目标物料可以是混凝土或者其他需要输送的物体。导管14又称S管。图2可以作为辅助说明图，通过图2可以更直观地知道摆缸总成20与其他部件的空间结构关系。通过控制摆缸20来控制S管14换向(控制摆缸20 动作使其行程到位)。

图4示意性示出了根据本发明实施例的传动机构的示意框图之一；图5 示意性示出了根据本发明实施例的传动机构的示意框图之二。在图4和图5 中，标号3可以理解为第一电机16的输出轴及齿轮，标号6可以理解为第一电缸17的输入轴及齿轮，标号4可以理解为传动齿轮组(1个或多个)或皮带轮，标号1可以理解为第二电机18的输出轴及齿轮，标号2可以理解为传动齿轮组(1个或多个)或皮带轮，标号5可以理解为第二电缸19的输入轴及齿轮。由两个电机分别控制两个电缸运动，电机的输出轴通过齿轮或者皮带轮与电缸的输入轴连接。

在本发明实施例中，确定活塞达到换向位置的实施方式可以有很多，例如，可以设置位移传感器，通过位移传感器检测活塞位移来确定活塞达到换向位置；也可以在活塞的换向位置设置接近开关，通过获取接近开关的到位信号来确定活塞达到换向位置。在另一实施方式中，根据第一电机16的转动圈数、第一电缸17的导程以及第一传动机构的速比，确定第一活塞13移动的第一距离，然后根据第一距离来确定第一活塞13到达第一换向位置27。

第一活塞13移动的距离L也可以理解为电缸推杆21从某一位置到另一位置的距离L，可以利用以下公式(1)来得到L：

其中，根据电机的编码器可以得到电机旋转时的脉冲数N；P为电缸的导程；n为电机旋转一周的编码器脉冲数；k为传动箱的速比(电机端旋转k 圈，电缸端旋转1圈)。电机的转动圈数可以根据N和P来得到。

相比单电机带动双电缸，在本发明实施例中，通过双电机带动双电缸来实现泵送功能，可维护性更好，更换活塞更方便。相比传统液压方案，本发明实施例涉及一种双电机控制双电缸的泵送传动方案，电缸系统的效率更高，可靠性更好，杜绝了液压系统跑冒滴漏问题。

相比通过传感器和/或撞缸来估算出换向位置，换向位置确认的精确度较低，泵送过程中容易撞缸，换向时冲击大，导致噪音大以及零部件容易损坏等问题。在本发明实施例中，控制第一传动机构驱动第一活塞13做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞15同步做吸料运动，其中推料运动的方向与吸料运动的方向相反；根据第一电机16的转动圈数、第一电缸 17的导程以及第一传动机构的速比，确定第一活塞13移动的第一距离；在根据第一距离确定第一活塞13到达第一换向位置的情况下，控制第二传动机构驱动第二活塞15做推料运动，并控制第一传动机构驱动第一活塞13同步做吸料运动；这样，提出了一种更为精确的换向控制方式，实时计算并记录活塞位置，可以实现更精准的换向，减少泵送过程中撞缸概率，解决了换向时冲击大的问题；电缸系统拥有极高的位置控制精度，可以实现精确的换向位置确认。

类似地，控制方法还包括：

根据第二电机18的转动圈数、第二电缸19的导程以及第二传动机构的速比，确定第二活塞15移动的第二距离；

在根据第二距离确定第二活塞15到达第二换向位置28的情况下，控制第一传动机构驱动第一活塞13做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞15同步做吸料运动。

在第一活塞13移动的距离到达第一换向位置27的情况下，控制泵送换向，使得导管14从与第一砼缸11连通转换为与第二砼缸12连通，进而使得目标物料从第二砼缸12中被推送至导管14后输送出。在第二活塞15移动的距离到达第二换向位置的情况下，控制泵送换向，使得导管14从与第二砼缸12连通转换为与第一砼缸11连通，进而使得目标物料从第一砼缸11 中被推送至导管14后输送出。

图6示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统的示意框图之二；图7 示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统的示意框图之三。可参见图6和图7，在一实施例中，目标物料包括混凝土，在第一活塞13从第一初始位置 24运动至第一换向位置27的过程中，混凝土从第一砼缸11中被推送至导管14中；

在第二活塞15从第二换向位置28运动至第二初始位置25中，混凝土从料斗10中被吸出至第二砼缸12。

在第一活塞13从第一初始位置24运动至第一换向位置27的时候，第二活塞15从第二换向位置28运动至第二初始位置25。也就是说，当第一活塞13在做推料运动时，第二活塞15在做吸料运动；当第一活塞13在做吸料运动时，第二活塞15在做推料运动。吸料的过程可以理解为活塞从换向位置运动至初始位置，将目标物料从料斗10中吸出至砼缸；推料的过程可以理解为活塞从初始位置运动至换向位置，将目标物料从砼缸中推送至导管 14后输送出。可以理解为，当泵送系统工作时，第一电机16与第二电机18 的旋转方向是相反的，第一活塞13和第二活塞15做反向同步运动，且第一活塞13和第二活塞15在做往复循环运动。

在一实施例中，控制方法还包括：

将第一活塞13从第一初始位置24至第一中继位置26的运动速度设置为第一目标速度；

将第一活塞13从第一中继位置26至第一换向位置27的运动速度设置为第二目标速度；其中第二目标速度小于第一目标速度；

其中第一砼缸11包括靠近料斗10的第一端以及远离料斗10的第二端，第一换向位置27靠近第一砼缸11的第一端，第一初始位置24靠近第一砼缸11的第二端，第一中继位置26到第一砼缸11的第一端的距离小于第一中继位置26到第一砼缸11的第二端的距离。

也就是，可以理解为，推料运动的距离包括前一段推料距离和后一段推料距离，前一段推料距离大于后一段推料距离，且前一段推料距离的推料速度大于后一段推料距离的推料速度。

由于第一活塞13与第二活塞15的推料过程是类似的，下面以第一活塞13的推料过程来作示例性的详细说明。可参见图6。第一换向位置27可以理解为设定的到第一初始位置24的距离为S的位置，将第一活塞13从第一初始位置24到第一换向位置27分成两部分距离：推进距离L1和调整距离 L2。L1距离较长且该过程以送料为主，L2距离较短且该距离以调整位置为主要目的。L1、L2均为给定距离，有L1+L2＝S。

由于电缸系统存在惯性，在快速推进过程中到达停止位置之后还会向前移动一段距离，所以将电缸的行程分为两段进行控制，这样可以在L1阶段尽可能的保证泵送的速率，在L2阶段作为泵送与换向的缓冲阶段，使最终控制换向的位置更精准；同时在循环泵送阶段，可以使吸料侧活塞有时间跟住推料侧活塞。

第一活塞13在第一初始位置24时第一电机16以tq为目标扭矩(目标扭矩大小可以由泵送速度的挡位以及初始扭矩来确定，下文再介绍)推进距离L1后到达第一中继位置26；然后，第一电机16以spd1的转速使第一活塞13以vs为目标速度推进距离L2后抵达第一换向位置27。其中电机控制的常用方式为通过调节电流大小调节电机的输出扭矩；也可通过电流的PID (Proportional Integral Derivative)控制使电机转速维持在目标转速。需要说明的是，可以根据第一活塞13移动的距离来确定第一活塞13到达第一中继位置26、第一换向位置27或第一初始位置24，第一活塞13移动的距离的计算方式在上述内容已经说明，在此不再赘述。

其中第一电机16的转速spd1的值较小(可以通过测试后给定的控制目标转速值)，通过PID控制方式调节第一电机16的扭矩可以精确控制第一活塞13以速度vs行进到第一换向位置27(PID控制方式为传统的控制方式，通过实验调整PID控制中的Kp、Ki、Kd参数)，spd1与vs的关系可以通过电缸传动箱速比以及电缸导程P计算得到。

第一活塞13抵达第一换向位置27后，摆缸20换向，S管14从与第一砼缸11连通转换为与第二砼缸12连通。摆缸20可以控制S管换向。换向后，由第二活塞15进行推料，第二活塞15从第二初始位置25运动至第二换向位置28，将目标物料从第二砼缸12推送至S管14后输送出。第一活塞13与第二活塞15的推料过程是类似的，在此不再赘述。

初次换向后，泵送系统会进入正常的泵送循环。S管14与第二砼缸12 连通，第二活塞15进行推料，第一活塞13由之前的推料转变为吸料过程。如图7所示，第一活塞13的吸料循环从第一换向位置27开始，同样经过吸料距离L1到达吸料中继位置，然后经过调整距离L2到达第一初始位置24。

可以从物理上使两缸动作为对称运动，对于双电机电缸系统，当第二活塞15从第二初始位置25到达第二换向位置28为推料过程，负载较大；而第一活塞13的吸料过程中负载相对较低；无法用相同的控制方式控制第一电机16和第二电机18。由于绝大多数施工情况下，活塞受到吸料的力远远小于受到推料的力，所以采取吸料侧缸跟随推料侧缸的方法可以更容易实现跟随，两缸的同步性会更好，可以采取吸料侧电机跟随推料侧电机转速的控制方式。

例如，当第一活塞13为吸料运动时，第一电机16以第二电机18的转速spdB为目标转速，通过PID控制方式调节第一电机16的扭矩，使第一电机16的转速跟上第二电机18的转速，从而使第一活塞13可以尽可能地跟上第二活塞15而到达相对应位置，PID控制方式中可以通过实验调整其中的Kp、Ki、Kd参数。

第二活塞15到达第二换向位置28后，第一活塞13达到第一初始位置 24后，摆缸20换向，换向后第二活塞15吸料，第一活塞13推料，进入下一个循环。如果中途停泵但没有下电，或者对于下电之后活塞位置有记录功能的系统，由于位置信息没有丢失，系统在下次开始泵送时会继续之前未完成的泵送过程。

在一实施例中，第一初始位置24的一侧安装有第一位置传感器，第二初始位置25的一侧安装有第二位置传感器，控制方法还包括：

在泵送系统重新上电的情况下，根据第一位置传感器的信号确定第一活塞13到达第一初始位置24，且根据第二位置传感器的信号确定第二活塞15 到达第二初始位置25，并开始泵送；其中，第二初始位置25为第二活塞15 的前一段推料距离的起始位置。

对于泵送系统重新上电后的泵送初始化过程，由于上次断电时，活塞可能在整个泵送范围内的任意位置停止，对于下电后不能储存活塞位置的系统，在泵送系统重新上电并且用户有泵送需求时，需要将两侧活塞都退回到各自的初始位置进行位置确认，初始位置有位置传感器。第一位置传感器可以精确地判断第一活塞13到达第一初始位置24，第二位置传感器可以精确地判断第二活塞15到达第二初始位置25。第一位置传感器和第二位置传感器还可以在多次泵送后用来进行累计误差的消除，第一位置传感器和第二位置传感器可以是任何能够精确检测到金属近距离接触的传感器或装置。

在泵送系统重新上电后，在第一个泵送阶段，可以设定第一活塞13推料输送，第二活塞15不动，并控制摆缸20将S管14与第一砼缸11连接，记录本次换向操作，记录本次换向则下次将向另一侧换向。在第一个泵送阶段也可以设定为第二活塞15推料输送，第一活塞13先不动，则需要相应控制摆缸20将S管14与第二砼缸12连通，并且后续的动作两缸动作互换，这里不再赘述。图8示意性示出了根据本发明实施例的泵送换向控制的示意图之一；图9示意性示出了根据本发明实施例的泵送换向控制的示意图之二；图10示意性示出了根据本发明实施例的泵送换向控制的示意图之三，可参见图8、图9和图10来理解本发明实施例中的泵送换向控制方法。

下面来介绍如何确定前一段推料距离L1阶段中的目标扭矩tq。目标扭矩tq是根据初始扭矩以及泵送系统的泵送速度来确定的，且目标扭矩tq大于初始扭矩ts。图11示意性示出了根据本发明实施例的电机额定功率的外特性曲线图，可参见图11，由于第一电机16和第二电机18通常是选用相同的电机，两电机的外特性通常是一致的。图11中tqn为电机的额定最高扭矩，也设定为泵送速度最高挡位对应的电机输出扭矩，ts为初始扭矩(ts的确定可以由下文计算得到，也可以是根据电机的额定扭矩以及经验给定得到)。 tqn与ts之间的扭矩范围可以分成n份，n可以理解为泵送速度的挡位数，所以目标扭矩tq可以通过tqn与ts之间由挡位n插值得到，可以等比例插值，也可以根据实际标定数据进行微调。

下面介绍初始扭矩ts的确定方法。图12示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统对应臂架的简易示意图之一；图13示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统对应臂架的简易示意图之二。可参见图12和图13，可以通过单节臂架的长度、臂架与水平面之间的倾角α(其中，倾角α可以通过倾角传感器得到)得到单节臂架顶端的垂直距离h’，如果臂架在Y方向的夹角是个负角度，例如图13的α2，则计算得到的垂直距离h’作为负值)；将各节臂高度累加，并记录每累加一次之后的臂架垂直高度；例如图13的第一节臂架高度为|h’1|，前两节臂架高度为|h’1|-|h’2|，第一节臂架高度大于前两节臂架高度，计算完前两节臂架高度后，以第一节臂架高度为最高高度，将累加过程中得到的最大值ha，为臂架的最高垂直高度。

图14示意性示出了根据本发明实施例的泵送系统对应臂架的简易示意图之三，可参见图14，根据设备本身的结构尺寸(主要指第一节臂转盘与活塞初始位置中心点相对于车平面的垂直距离hb’)、车身平面与水平面倾角β，得到第一节臂转盘与活塞初始位置中心点相对于水平面的垂直距离hb。

相加可以得到臂架最高点到活塞初始位置中心点的垂直距离h，即h＝ ha+hb。

F＝ρg h*S公式(2)

通过公式(2)可以得到F，其中，F为将水泥推送到h高度时活塞端所受到的压力；ρ为目标物料的密度(如果是泵送混凝土，混凝土的密度约为水的密度的2倍到3倍之间)；g为重力加速度；S为活塞面积。

然后再通过公式(3)可以得到图11中的初始扭矩ts：

其中，P为电缸的导程；η为电缸系统效率(在0.8左右)；i为减速比。

在本发明的另一个实施例中，为了简化计算，公式(2)中的h可以不包含hb，即h＝ha。或者将臂架最高点到活塞初始位置中心点的垂直距离h 约等于是臂架最高点到第一砼缸的垂直高度。

在本发明实施例中，公开了一套电动化且高效率的泵送工程系统，是降低能耗成本的有效途径，电缸系统免维护、效率高且节能效果明显。相比现有技术中粗略的换向控制方式，本发明实施例提出了一种更为精确的换向控制方式，实时计算并记录活塞位置，分段控制推料侧的电缸电机；吸料侧电机实时跟随推料侧电机的转速，保证两侧活塞的同步性，最终实现高精度的泵送换向控制。本发明实施例提出了一种通过计算并设定电机扭矩实现泵送速度调节的控制方法。

相比单电机带动双电缸，在本发明实施例中，通过双电机带动双电缸来实现泵送功能，可维护性更好，更换活塞更方便。相比传统液压方案，本发明实施例涉及一种双电机控制双电缸的泵送传动方案，电缸系统的效率更高，可靠性更好，杜绝了液压系统跑冒滴漏问题。

相比通过传感器和/或撞缸来估算出换向位置，换向位置确认的精确度较低，泵送过程中容易撞缸，换向时冲击大，导致噪音大以及零部件容易损坏等问题。在本发明实施例中，控制第一传动机构驱动第一活塞13做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞15同步做吸料运动，其中推料运动的方向与吸料运动的方向相反；根据第一电机16的转动圈数、第一电缸 17的导程以及第一传动机构的速比，确定第一活塞13移动的第一距离；在根据第一距离确定第一活塞13到达第一换向位置的情况下，控制第二传动机构驱动第二活塞15做推料运动，并控制第一传动机构驱动第一活塞13同步做吸料运动；这样，提出了一种更为精确的换向控制方式，实时计算并记录活塞位置，可以实现更精准的换向，减少泵送过程中撞缸概率，解决了换向时冲击大的问题；电缸系统拥有极高的位置控制精度，可以实现精确的换向位置确认。

本发明实施例提供了一种处理器，该处理器被配置成执行上述实施例中的任意一项用于泵送系统的控制方法。

泵送系统包括：

第一砼缸和第二砼缸，分别设置在第一砼缸和第二砼缸中的第一活塞和第二活塞；

第一传动机构，与第一活塞连接，包括第一电机和第一电缸，用于驱动第一活塞做往复运动；

第二传动机构，与第二活塞连接，包括第二电机和第二电缸，用于驱动第二活塞做往复运动；

具体地，处理器可以被配置成：

控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动，其中推料运动的方向与吸料运动的方向相反；

在确定第一活塞到达第一换向位置的情况下，控制第二传动机构驱动第二活塞做推料运动，并控制第一传动机构驱动第一活塞同步做吸料运动；

其中，吸料运动的速度是根据推料运动的速度来控制的。

在本发明实施例中，处理器被配置成：

根据第一电机的转动圈数、第一电缸的导程以及第一传动机构的速比，确定第一活塞移动的第一距离；

根据第一距离确定第一活塞到达第一换向位置。

在本发明实施例中，处理器被配置成：

所述推料运动的距离包括前一段推料距离和后一段推料距离，前一段推料距离大于后一段推料距离，且前一段推料距离的推料速度大于后一段推料距离的推料速度。

在本发明实施例中，处理器被配置成：

确定泵送系统对应臂架的最高点至第一砼缸的垂直高度；

根据垂直高度、目标物料的密度以及第一活塞的面积，确定将目标物料推送到垂直高度时第一活塞所受到的压力；

根据压力、第一电缸的导程、第一电缸的效率以及减速比，确定第一电机的初始扭矩；

根据初始扭矩以及泵送系统的泵送速度，确定第一电机的目标扭矩；

基于目标扭矩，使得第一活塞推进前一段推料距离。

在本发明实施例中，第一活塞的前一段推料距离是从第一初始位置至中继位置，第一活塞的后一段推料距离是从中继位置至第一换向位置，第一初始位置的一侧安装有第一位置传感器，处理器被配置成：

根据第一距离来确定第一活塞到达中继位置；

根据第一位置传感器的信号或者根据第一距离来确定第一活塞到达第一初始位置。

在本发明实施例中，第二初始位置的一侧安装有第二位置传感器，处理器被配置成：

在泵送系统重新上电的情况下，根据第一位置传感器的信号确定第一活塞到达第一初始位置，且根据第二位置传感器的信号确定第二活塞到达第二初始位置，并开始泵送；

其中，第二初始位置为第二活塞的前一段推料距离的起始位置。

在本发明实施例中，处理器被配置成：

控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动包括：

调节第二电机的扭矩，使得第二电机的转速跟随第一电机的转速，且使得第二活塞与第一活塞实现反向同步运动。

在本发明实施例中，第一电机用于控制第一电缸运动，第一电机的输出轴通过齿轮或皮带轮与第一电缸的输入轴连接；

第二电机用于控制第二电缸运动，第二电机的输出轴通过齿轮或皮带轮与第二电缸的输入轴连接；

在泵送系统处于工作状态下，第一电机与第二电机的旋转方向是相反的。

在本发明实施例中，处理器被配置成：

根据第二电机的转动圈数、第二电缸的导程以及第二传动机构的速比，确定第二活塞移动的第二距离；

在根据第二距离确定第二活塞到达第二换向位置的情况下，控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动。

在本发明实施例中，处理器被配置成：

根据第一电机旋转时的脉冲数以及第一电机旋转一周的编码器脉冲数，确定第一电机的转动圈数。

在本发明实施例中，在第一活塞做推料运动的过程中，第一活塞将目标物料从第一砼缸中推送出；

在第二活塞做吸料运动的过程中，第二活塞将目标物料吸出至第二砼缸中。

本发明实施例提供一种泵送系统，包括：

第一砼缸和第二砼缸，分别设置在第一砼缸和第二砼缸中的第一活塞和第二活塞；

第一传动机构，与第一活塞连接，包括第一电机和第一电缸，用于驱动第一活塞做往复运动；

第二传动机构，与第二活塞连接，包括第二电机和第二电缸，用于驱动第二活塞做往复运动；以及

控制器，被配置成：

控制第一传动机构驱动第一活塞做推料运动，并控制第二传动机构驱动第二活塞同步做吸料运动，其中推料运动的方向与吸料运动的方向相反；

在确定第一活塞到达第一换向位置的情况下，控制第二传动机构驱动第二活塞做推料运动，并控制第一传动机构驱动第一活塞同步做吸料运动；

其中，吸料运动的速度是根据推料运动的速度来控制的。

在本发明实施例中，泵送系统还包括：

第一位置传感器，安装在第一初始位置的一侧，用于在泵送系统重新上电的情况下，确定第一活塞到达第一初始位置；

第二位置传感器，安装在第二初始位置的一侧，用于在泵送系统重新上电的情况下，确定第二活塞到达第二初始位置。

在本发明实施例中，泵送系统还包括：

料斗，用于盛放目标物料；

其中，第一砼缸和第二砼缸，分别与料斗连接，且分别用于盛放被输送的目标物料；

导管，设置于料斗中，与料斗中的目标物料隔开，且跟第一砼缸或者第二砼缸连通，用于将目标物料输送出；

其中，在根据第一距离确定第一活塞到达第一换向位置的情况下，导管从与第一砼缸连通转换为与第二砼缸连通，以使得目标物料从第二砼缸中被推送至导管后输送出。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/ 输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种用于泵送系统的控制方法，其特征在于，泵送系统包括：

第一砼缸和第二砼缸，分别设置在所述第一砼缸和所述第二砼缸中的第一活塞和第二活塞；

第一传动机构，与所述第一活塞连接，包括第一电机和第一电缸，用于驱动所述第一活塞做往复运动；

第二传动机构，与所述第二活塞连接，包括第二电机和第二电缸，用于驱动所述第二活塞做往复运动；

所述控制方法包括：

控制所述第一传动机构驱动所述第一活塞做推料运动，并控制所述第二传动机构驱动所述第二活塞同步做吸料运动，其中所述推料运动的方向与所述吸料运动的方向相反；

在确定所述第一活塞到达第一换向位置的情况下，控制所述第二传动机构驱动所述第二活塞做推料运动，并控制所述第一传动机构驱动所述第一活塞同步做吸料运动；

其中，所述吸料运动的速度是根据所述推料运动的速度来控制的。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一电机的转动圈数、所述第一电缸的导程以及所述第一传动机构的速比，确定所述第一活塞移动的第一距离；

根据所述第一距离确定所述第一活塞到达所述第一换向位置。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，推料运动的距离包括前一段推料距离和后一段推料距离，所述前一段推料距离大于所述后一段推料距离，且所述前一段推料距离的推料速度大于所述后一段推料距离的推料速度。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，还包括：

确定所述泵送系统对应臂架的最高点至所述第一砼缸的垂直高度；

根据所述垂直高度、目标物料的密度以及所述第一活塞的面积，确定将所述目标物料推送到所述垂直高度时所述第一活塞所受到的压力；

根据所述压力、所述第一电缸的导程、所述第一电缸的效率以及减速比，确定所述第一电机的初始扭矩；

根据所述初始扭矩以及所述泵送系统的泵送速度，确定所述第一电机的目标扭矩；

基于所述目标扭矩，使得所述第一活塞推进所述前一段推料距离。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第一活塞的所述前一段推料距离是从第一初始位置至中继位置，所述第一活塞的所述后一段推料距离是从所述中继位置至所述第一换向位置，所述第一初始位置的一侧安装有第一位置传感器，所述控制方法还包括：

根据所述第一距离来确定所述第一活塞到达所述中继位置；

根据所述第一位置传感器的信号或者根据所述第一距离来确定所述第一活塞到达所述第一初始位置。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，第二初始位置的一侧安装有第二位置传感器，所述控制方法还包括：

在所述泵送系统重新上电的情况下，根据所述第一位置传感器的信号确定所述第一活塞到达所述第一初始位置，且根据所述第二位置传感器的信号确定所述第二活塞到达所述第二初始位置，并开始泵送；

其中，所述第二初始位置为所述第二活塞的所述前一段推料距离的起始位置。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制所述第一传动机构驱动所述第一活塞做推料运动，并控制所述第二传动机构驱动所述第二活塞同步做吸料运动包括：

调节所述第二电机的扭矩，使得所述第二电机的转速跟随所述第一电机的转速，且使得所述第二活塞与所述第一活塞实现反向同步运动。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一电机用于控制所述第一电缸运动，所述第一电机的输出轴通过齿轮或皮带轮与所述第一电缸的输入轴连接；

所述第二电机用于控制所述第二电缸运动，所述第二电机的输出轴通过齿轮或皮带轮与所述第二电缸的输入轴连接；

在所述泵送系统处于工作状态下，所述第一电机与所述第二电机的旋转方向是相反的。

9.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述第二电机的转动圈数、所述第二电缸的导程以及所述第二传动机构的速比，确定所述第二活塞移动的第二距离；

在根据所述第二距离确定所述第二活塞到达第二换向位置的情况下，控制所述第一传动机构驱动所述第一活塞做推料运动，并控制所述第二传动机构驱动所述第二活塞同步做吸料运动。

10.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一电机旋转时的脉冲数以及所述第一电机旋转一周的编码器脉冲数，确定所述第一电机的转动圈数。

11.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述第一活塞做推料运动的过程中，所述第一活塞将目标物料从所述第一砼缸中推送出；

在所述第二活塞做吸料运动的过程中，所述第二活塞将所述目标物料吸出至所述第二砼缸中。

12.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至11中任一项所述的用于泵送系统的控制方法。

13.一种泵送系统，其特征在于，包括：

第一砼缸和第二砼缸，分别设置在所述第一砼缸和所述第二砼缸中的第一活塞和第二活塞；

第一传动机构，与所述第一活塞连接，包括第一电机和第一电缸，用于驱动所述第一活塞做往复运动；

第二传动机构，与所述第二活塞连接，包括第二电机和第二电缸，用于驱动所述第二活塞做往复运动；以及

控制器，被配置成：

控制所述第一传动机构驱动所述第一活塞做推料运动，并控制所述第二传动机构驱动所述第二活塞同步做吸料运动，其中所述推料运动的方向与所述吸料运动的方向相反；

在确定所述第一活塞到达第一换向位置的情况下，控制所述第二传动机构驱动所述第二活塞做推料运动，并控制所述第一传动机构驱动所述第一活塞同步做吸料运动；其中，所述吸料运动的速度是根据所述推料运动的速度来控制的。

14.根据权利要求13所述的泵送系统，其特征在于，还包括：

第一位置传感器，安装在第一初始位置的一侧，用于在所述泵送系统重新上电的情况下，确定所述第一活塞到达所述第一初始位置；

第二位置传感器，安装在第二初始位置的一侧，用于在所述泵送系统重新上电的情况下，确定所述第二活塞到达所述第二初始位置。

15.根据权利要求13所述的泵送系统，其特征在于，还包括：

料斗，用于盛放目标物料；

其中，所述第一砼缸和所述第二砼缸，分别与所述料斗连接，且分别用于盛放被输送的所述目标物料；

导管，设置于所述料斗中，与所述料斗中的目标物料隔开，且跟所述第一砼缸或者所述第二砼缸连通，用于将所述目标物料输送出；

其中，在根据第一距离确定所述第一活塞到达第一换向位置的情况下，所述导管从与所述第一砼缸连通转换为与所述第二砼缸连通，以使得所述目标物料从所述第二砼缸中被推送至所述导管后输送出。

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