基于PLC的混凝土泵智能监测和控制系统
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5 结束语
首先介绍了混凝土泵智能监测和控制系统功能，然后阐述 了混凝土泵智能监测和控制系统的硬件结构和软件设计。混凝土 泵智能监测和控制系统的设计方法，还能够推广应用到其他工程 机械如挖掘机、推土机、搅拌车等，实现各种工程机械的智能化和 多功能化。
262
文章编号：1001-3997（2011）05-0262-02
冬季采暖期家里的暖气中流动的热水不断地以对流传热的方式将流体热水中心的热量传给暖气片内壁暖气片内壁不断地以热传导的方式将热量传到暖气片外壁暖气片外壁又不断地以热辐射的方式将热量传给室内此时室内靠近暖气片的空气升温变轻上升旁边的空气补充进来而形成室内的空气流动使暖气片散发热量的方式除了辐射传热又增加了对流传热的过程
（3College of Civil Engineering and Architecture，Guizhou University，Guiyang 550003，China）
【摘 要】混凝土泵向提高工作可靠性和效率、系统化、智能化、多功能化等方向发展。为了确保混 凝土泵在工作时能达到规定的技术状态、降低维修成本、提高可靠性和寿命，应在整合现有电液控制方 式的基础上，采用先进的传感器检测技术和计算机技术，设计和开发功能完备的混凝土泵智能监测和控 制系统。首先介绍了混凝土泵智能监测和控制系统功能，然后阐述了混凝土泵智能监测和控制系统的硬 件结构和软件设计，可以为其他工程机械的智能监测和控制系统的设计提供参考。
机械设计与制造 Machinery Design ＆ Manufacture
水媒电暖器的设计 *
第5期 2011 年 5 月
牟瑛 （辽东学院 信息技术学院，丹东 118003）
机械设计与制造
第5期
260
Machinery Design ＆ Manufacture
2011 年 5 月
文章编号：1001-3997（2011）05-0260-02
基于 PLC 的混凝土泵智能监测和控制系统 *
刘会勇 1 李 伟 2 彭秀英 1 胡 园 1 赵 青 3 （1 贵州大学 机械工程与自动化学院，贵阳 550003） （2 浙江大学 流体传动及控制国家重点实验室，杭州 310027）（3 贵州大学 土木建筑工程学院，贵阳 550003）
开始
传感器 4 测量摆动液压系统压力；压力传感器 5、6、7、8 测量支腿
监控程序
液压系统压力；压力传感器 9 测量搅量计 11 测量辅油泵流量；转速传感器 12 测 量电机主轴转速；开关传感器 13、14 测量每个泵送冲程开始和停 止的时间；温度传感器 15 测量油箱中液压油温度；液位传感器
统的控制装置越来越无法胜任混凝土泵在性能、操作、维护等方面 的要求。为了确保混凝土泵在工作时能达到规定的技术状态、降低 维修成本、提高可靠性和寿命，应在整合现有电液控制方式的基础 上，采用先进的传感器检测技术和计算机技术，设计和开发功能完
9 8
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备的混凝土泵智能监测和控制系统。首先介绍了混凝土泵智能监测
出口；流量计 11 安装在辅油泵出口；转速传感器 12 安装在电机主 进行初始化。混凝土泵开始泵送后，传感器和流量计测量混凝土
轴上；开关传感器 13 和 14 分别安装在混凝土泵水箱处；温度传感 泵元件状态和参数，PLC 将接收到的状态和参数分别发送至人机
器 15 和液位传感器 16 分别安装在混凝土泵油箱处。
与控制中心计算机连接，传感器和流量计检测的信号以及各种故 接口的初始化。
障信息都将实时显示在触摸屏、上位机和控制中心计算机上。触
参数测量模块用于测量混凝土泵各元件参数如活塞位移、
摸屏、上位机和控制中心计算机一方面读取检测信号和各种故障 泵送液压系统压力、摆动液压系统压力、搅拌液压系统压力、每个
信息，并进行显示和保存；另一方面通过建立故障诊断专家系统， 泵送冲程开始和结束时间、电机转速、液压油高度、液压油温度、
根据检测信号和故障信息判断故障发生的位置和类型，并传送至 主液压泵流量和辅助液压泵流量。PLC 控制模块用于对混凝土泵
报警显示装置，同时给出解决故障的提示信息。此外，通过在触摸 各种动作的控制，通过执行由触摸屏、上位计算机和控制中心计
屏、上位机和控制中心计算机上编制对 PLC 的读写操作程序，对 算机发送的指令，完成电机启停、电机转速控制、正泵、反泵、点
混凝土泵进行控制。
动、自动搅拌正反转、支腿伸缩等动作。
4 软件设计
混凝土泵智能监测和控制系统的主要功能包括：测量和显
示混凝土泵各元件的状态和参数、自动和手动控制各个执行元件
的动作、实时在线和远程故障诊断、超限报警提示和使用帮助提
示。其软件设计采用模块化结构设计方法，将系统的各个功能模
块划分为子程序，子程序之间相对独立也可以相互调用。
关键词：混凝土泵；智能；监测；控制；PLC 【Abstract】The development trend for concrete pump is geared to the improving working reliability and efficiency，systematization，intelligentization，multi-functionization etc.To make sure the concrete pump reach the prescriptive technical state during working，reduce the maintenance costs and improve the reliability and longevity，the concrete pump intelligent monitor and control system with complete functions should be de－ signed by using the advanced sensor technology and computer technology base on integrating the existing electro-hydraulic control.Firstly，the function of the concrete pump intelligent monitor and control system was introduced.Then，the hardware structure and software design of the system was described，which shall provide reference to design the intelligent monitor and control system for other construction machinery. Key words：Concrete pump；Intelligent；Monitor；Control；PLC
7
1
和控制系统功能，然后基于 PLC 阐述了混凝土泵智能监测和控制
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系统的硬件结构和软件设计。
6
4
2 系统功能
混凝土泵智能监测和控制系统要实现的功能包括：测量和显
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示混凝土泵各个元件的状态和参数、自动和手动控制各个执行元件 的动作、实时在线和远程故障诊断、超限报警提示和使用帮助提示。
图 2 混凝土泵智能监测和控制系统软件的结构框图
人机界面显示模块用于显示混凝土泵元件状态和参数，根 据混凝土泵元件的状态和参数给出故障信息，提示故障发生的位 置并给出相应的解决办法。同时，通过在触摸屏上点击各个控制 按钮图标，可实现对混凝土泵的控制。此外，还设有混凝土泵使用 帮助提示，以方便混凝土泵操作人员，保证安全施工。
界面、上位计算机和控制中心计算机，操作人员分别通过人机界
混凝土泵智能监测和控制系统的工作过程如下：
面、上位计算机和控制中心计算机向 PLC 发出指令，实现对混凝
启动 PLC，混凝土泵开始泵送，位移传感器 1、2 测量混凝土 土泵的实时在线和远程故障诊断及监控。
泵主油缸活塞位移；压力传感器 3 测量泵送液压系统压力；压力
中图分类号：TH321 文献标识码：A
1 引言
随着混凝土泵在现代建筑施工中的广泛使用，混凝土泵向提 高工作可靠性和效率、系统化、智能化、多功能化等方向发展[1~8]，传
传感器、PLC、报警指示装置、触摸屏、上位计算机以及无线通信模块。 混凝土泵智能监测和控制系统的安装结构，如图 1 所示。（注：由于清 洗系统和润滑系统相对比较简单，因此忽略该部分的设计）。
混凝土泵智能监测和控制系统软件主要包括如下功能模
块：初始化模块、参数测量模块、上位机通信模块、PLC 控制模块、
人机界面显示模块、远程通信模块。混凝土泵智能监测和控制系
统软件的结构框图，如图 2 所示。
混 凝 土 泵 智监 能控 监程 测序 和 控 制 系
初始化模块
参数测量模块 PLC 控制模块 人机界面模块 上位机通信模块 远程通信模块
参数测量和控制 参数显示 上位机通信 远程通信
16 测量油箱中液压油高度。 将传感器和流量计检测的信号传送至 PLC，PLC 与报警指
示装置连接。若没有故障发生，则各个指示灯显示为绿色；当有故 障发生时，在故障发生位置的指示灯显示为红色，并发出声音提 示故障信息。此外，混凝土泵上各种基本控制功能按钮与 PLC 连 接，根据传感器和流量计检测的信号，通过 PLC 编程实现对混凝
上位机通信模块和远程通信模块用于 PLC 与上位计算机和 控制中心计算机连接，上位计算机和控制中心计算机一方面读取 检测信号和各种故障信息并进行显示和保存，另一方面根据检测 信号和故障信息判断故障发生的位置和类型，并传送至报警显示 装置，同时给出解决故障的提示信息。此外，通过在上位计算机和 控制中心计算机上编制对 PLC 的读写操作程序，还可实现对混 凝土泵的控制。
发出指令 Y
N
N 结束
Y
结束
图 3 混凝土泵智能监测和控制系统软件工作流程
初始化模块用于对 PLC 内部控制寄存器、控制寄存器、状态
土泵的控制。
寄存器等的初始化，PLC 与触摸屏、上位计算机、GSM MODEM
PLC 分别与触摸屏和上位机连接，通过 GSM MODEM 将 PLC 通信接口的初始化，以及控制中心计算机与 GSM MODEM 通信
Intelligent monitor and control system for concrete pump based on PLC
LIU Hui-yong1，LI Wei2，PENG Xiu-ying1，HU Yuan1，ZHAO Qing3 （1College of Mechanical Engineering and Automation，Guizhou University，Guiyang 550003，China） （2State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China）
如图 1 所示，位移传感器 1 和 2 分别安装在主油缸活塞杆上；
计、7 个压力传感器、转速传感器、两个开关传感器、温度传感器、液位 压力传感器 3 安装在泵送液压系统的进油油路；压力传感器 4 安装
＊来稿日期：2010-07-04 ＊基金项目：贵州大学引进人才基金（贵大人基合字（2008）039 号），贵州省自然科学基金（黔科合 J 字［2009］2234 号）， 国家自然科学基金（50475103），贵州省重大专项基金（黔科合重大专项字（2009）6003 号）
3 硬件结构
图 1 混凝土泵智能监测和控制系统安装结构 1.位移传感器 2.位移传感器 3~9.压力传感器 10、11.流量计 12.转速传感器 13、14.开关传感器 15.温度传感器 16.液位传感器 17.PLC 18.报警指示装置 19.触摸屏 20.上位计算机 21.无线通信模块
混凝土泵智能监测和控制系统包括两个位移传感器、两个流量
第5期
刘会勇等：基于 PLC 的混凝土泵智能监测和控制系统
261
在摆动液压系统上；压力传感器 5、6、7、8 分别安装在支腿液压系统
混凝土泵智能监测和控制系统软件工作流程，如图 3 所示。
上；压力传感器 9 安装在搅拌液压系统上；流量计 10 安装在主油泵 首先启动 PLC，监控程序调用初始化模块，对系统各个功能模块
首先介绍了混凝土泵智能监测和控制系统功能，然后阐述 了混凝土泵智能监测和控制系统的硬件结构和软件设计。混凝土 泵智能监测和控制系统的设计方法，还能够推广应用到其他工程 机械如挖掘机、推土机、搅拌车等，实现各种工程机械的智能化和 多功能化。
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文章编号：1001-3997（2011）05-0262-02
冬季采暖期家里的暖气中流动的热水不断地以对流传热的方式将流体热水中心的热量传给暖气片内壁暖气片内壁不断地以热传导的方式将热量传到暖气片外壁暖气片外壁又不断地以热辐射的方式将热量传给室内此时室内靠近暖气片的空气升温变轻上升旁边的空气补充进来而形成室内的空气流动使暖气片散发热量的方式除了辐射传热又增加了对流传热的过程
（3College of Civil Engineering and Architecture，Guizhou University，Guiyang 550003，China）
【摘 要】混凝土泵向提高工作可靠性和效率、系统化、智能化、多功能化等方向发展。为了确保混 凝土泵在工作时能达到规定的技术状态、降低维修成本、提高可靠性和寿命，应在整合现有电液控制方 式的基础上，采用先进的传感器检测技术和计算机技术，设计和开发功能完备的混凝土泵智能监测和控 制系统。首先介绍了混凝土泵智能监测和控制系统功能，然后阐述了混凝土泵智能监测和控制系统的硬 件结构和软件设计，可以为其他工程机械的智能监测和控制系统的设计提供参考。
机械设计与制造 Machinery Design ＆ Manufacture
水媒电暖器的设计 *
第5期 2011 年 5 月
牟瑛 （辽东学院 信息技术学院，丹东 118003）
机械设计与制造
第5期
260
Machinery Design ＆ Manufacture
2011 年 5 月
文章编号：1001-3997（2011）05-0260-02
基于 PLC 的混凝土泵智能监测和控制系统 *
刘会勇 1 李 伟 2 彭秀英 1 胡 园 1 赵 青 3 （1 贵州大学 机械工程与自动化学院，贵阳 550003） （2 浙江大学 流体传动及控制国家重点实验室，杭州 310027）（3 贵州大学 土木建筑工程学院，贵阳 550003）
开始
传感器 4 测量摆动液压系统压力；压力传感器 5、6、7、8 测量支腿
监控程序
液压系统压力；压力传感器 9 测量搅量计 11 测量辅油泵流量；转速传感器 12 测 量电机主轴转速；开关传感器 13、14 测量每个泵送冲程开始和停 止的时间；温度传感器 15 测量油箱中液压油温度；液位传感器
统的控制装置越来越无法胜任混凝土泵在性能、操作、维护等方面 的要求。为了确保混凝土泵在工作时能达到规定的技术状态、降低 维修成本、提高可靠性和寿命，应在整合现有电液控制方式的基础 上，采用先进的传感器检测技术和计算机技术，设计和开发功能完
9 8
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19
18 13 14
备的混凝土泵智能监测和控制系统。首先介绍了混凝土泵智能监测
出口；流量计 11 安装在辅油泵出口；转速传感器 12 安装在电机主 进行初始化。混凝土泵开始泵送后，传感器和流量计测量混凝土
轴上；开关传感器 13 和 14 分别安装在混凝土泵水箱处；温度传感 泵元件状态和参数，PLC 将接收到的状态和参数分别发送至人机
器 15 和液位传感器 16 分别安装在混凝土泵油箱处。
与控制中心计算机连接，传感器和流量计检测的信号以及各种故 接口的初始化。
障信息都将实时显示在触摸屏、上位机和控制中心计算机上。触
参数测量模块用于测量混凝土泵各元件参数如活塞位移、
摸屏、上位机和控制中心计算机一方面读取检测信号和各种故障 泵送液压系统压力、摆动液压系统压力、搅拌液压系统压力、每个
信息，并进行显示和保存；另一方面通过建立故障诊断专家系统， 泵送冲程开始和结束时间、电机转速、液压油高度、液压油温度、
根据检测信号和故障信息判断故障发生的位置和类型，并传送至 主液压泵流量和辅助液压泵流量。PLC 控制模块用于对混凝土泵
报警显示装置，同时给出解决故障的提示信息。此外，通过在触摸 各种动作的控制，通过执行由触摸屏、上位计算机和控制中心计
屏、上位机和控制中心计算机上编制对 PLC 的读写操作程序，对 算机发送的指令，完成电机启停、电机转速控制、正泵、反泵、点
混凝土泵进行控制。
动、自动搅拌正反转、支腿伸缩等动作。
4 软件设计
混凝土泵智能监测和控制系统的主要功能包括：测量和显
示混凝土泵各元件的状态和参数、自动和手动控制各个执行元件
的动作、实时在线和远程故障诊断、超限报警提示和使用帮助提
示。其软件设计采用模块化结构设计方法，将系统的各个功能模
块划分为子程序，子程序之间相对独立也可以相互调用。
关键词：混凝土泵；智能；监测；控制；PLC 【Abstract】The development trend for concrete pump is geared to the improving working reliability and efficiency，systematization，intelligentization，multi-functionization etc.To make sure the concrete pump reach the prescriptive technical state during working，reduce the maintenance costs and improve the reliability and longevity，the concrete pump intelligent monitor and control system with complete functions should be de－ signed by using the advanced sensor technology and computer technology base on integrating the existing electro-hydraulic control.Firstly，the function of the concrete pump intelligent monitor and control system was introduced.Then，the hardware structure and software design of the system was described，which shall provide reference to design the intelligent monitor and control system for other construction machinery. Key words：Concrete pump；Intelligent；Monitor；Control；PLC
7
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和控制系统功能，然后基于 PLC 阐述了混凝土泵智能监测和控制
23
系统的硬件结构和软件设计。
6
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2 系统功能
混凝土泵智能监测和控制系统要实现的功能包括：测量和显
15
5
10 M 12
16 11
示混凝土泵各个元件的状态和参数、自动和手动控制各个执行元件 的动作、实时在线和远程故障诊断、超限报警提示和使用帮助提示。
图 2 混凝土泵智能监测和控制系统软件的结构框图
人机界面显示模块用于显示混凝土泵元件状态和参数，根 据混凝土泵元件的状态和参数给出故障信息，提示故障发生的位 置并给出相应的解决办法。同时，通过在触摸屏上点击各个控制 按钮图标，可实现对混凝土泵的控制。此外，还设有混凝土泵使用 帮助提示，以方便混凝土泵操作人员，保证安全施工。
界面、上位计算机和控制中心计算机，操作人员分别通过人机界
混凝土泵智能监测和控制系统的工作过程如下：
面、上位计算机和控制中心计算机向 PLC 发出指令，实现对混凝
启动 PLC，混凝土泵开始泵送，位移传感器 1、2 测量混凝土 土泵的实时在线和远程故障诊断及监控。
泵主油缸活塞位移；压力传感器 3 测量泵送液压系统压力；压力
中图分类号：TH321 文献标识码：A
1 引言
随着混凝土泵在现代建筑施工中的广泛使用，混凝土泵向提 高工作可靠性和效率、系统化、智能化、多功能化等方向发展[1~8]，传
传感器、PLC、报警指示装置、触摸屏、上位计算机以及无线通信模块。 混凝土泵智能监测和控制系统的安装结构，如图 1 所示。（注：由于清 洗系统和润滑系统相对比较简单，因此忽略该部分的设计）。
混凝土泵智能监测和控制系统软件主要包括如下功能模
块：初始化模块、参数测量模块、上位机通信模块、PLC 控制模块、
人机界面显示模块、远程通信模块。混凝土泵智能监测和控制系
统软件的结构框图，如图 2 所示。
混 凝 土 泵 智监 能控 监程 测序 和 控 制 系
初始化模块
参数测量模块 PLC 控制模块 人机界面模块 上位机通信模块 远程通信模块
参数测量和控制 参数显示 上位机通信 远程通信
16 测量油箱中液压油高度。 将传感器和流量计检测的信号传送至 PLC，PLC 与报警指
示装置连接。若没有故障发生，则各个指示灯显示为绿色；当有故 障发生时，在故障发生位置的指示灯显示为红色，并发出声音提 示故障信息。此外，混凝土泵上各种基本控制功能按钮与 PLC 连 接，根据传感器和流量计检测的信号，通过 PLC 编程实现对混凝
上位机通信模块和远程通信模块用于 PLC 与上位计算机和 控制中心计算机连接，上位计算机和控制中心计算机一方面读取 检测信号和各种故障信息并进行显示和保存，另一方面根据检测 信号和故障信息判断故障发生的位置和类型，并传送至报警显示 装置，同时给出解决故障的提示信息。此外，通过在上位计算机和 控制中心计算机上编制对 PLC 的读写操作程序，还可实现对混 凝土泵的控制。
发出指令 Y
N
N 结束
Y
结束
图 3 混凝土泵智能监测和控制系统软件工作流程
初始化模块用于对 PLC 内部控制寄存器、控制寄存器、状态
土泵的控制。
寄存器等的初始化，PLC 与触摸屏、上位计算机、GSM MODEM
PLC 分别与触摸屏和上位机连接，通过 GSM MODEM 将 PLC 通信接口的初始化，以及控制中心计算机与 GSM MODEM 通信
Intelligent monitor and control system for concrete pump based on PLC
LIU Hui-yong1，LI Wei2，PENG Xiu-ying1，HU Yuan1，ZHAO Qing3 （1College of Mechanical Engineering and Automation，Guizhou University，Guiyang 550003，China） （2State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China）
如图 1 所示，位移传感器 1 和 2 分别安装在主油缸活塞杆上；
计、7 个压力传感器、转速传感器、两个开关传感器、温度传感器、液位 压力传感器 3 安装在泵送液压系统的进油油路；压力传感器 4 安装
＊来稿日期：2010-07-04 ＊基金项目：贵州大学引进人才基金（贵大人基合字（2008）039 号），贵州省自然科学基金（黔科合 J 字［2009］2234 号）， 国家自然科学基金（50475103），贵州省重大专项基金（黔科合重大专项字（2009）6003 号）
3 硬件结构
图 1 混凝土泵智能监测和控制系统安装结构 1.位移传感器 2.位移传感器 3~9.压力传感器 10、11.流量计 12.转速传感器 13、14.开关传感器 15.温度传感器 16.液位传感器 17.PLC 18.报警指示装置 19.触摸屏 20.上位计算机 21.无线通信模块
混凝土泵智能监测和控制系统包括两个位移传感器、两个流量
第5期
刘会勇等：基于 PLC 的混凝土泵智能监测和控制系统
261
在摆动液压系统上；压力传感器 5、6、7、8 分别安装在支腿液压系统
混凝土泵智能监测和控制系统软件工作流程，如图 3 所示。
上；压力传感器 9 安装在搅拌液压系统上；流量计 10 安装在主油泵 首先启动 PLC，监控程序调用初始化模块，对系统各个功能模块