一种盾构机用泡沫发生控制装置制造方法及图纸

一种盾构机用泡沫发生控制装置，包括执行单元、检测单元及控制单元，主回路中断路器Q1与400VAC电源相连，变频器FC1与断路器Q1相连接，电机M1与变频器FC1连接。控制回路中变压器V1与400VAC电源连接，显示器D1与V1连接，PLC控制器与显示器D1连接。变压器V2与变压器V1连接，4‑20mA模拟量传感器S1与变压器V2连接，PLC控制器与模拟量传感器S1连接，变频器FC1控制口与PLC控制器通过Modbus通讯口连接。该实用新型专利技术检测单元成为了输出输入之间的反馈，形成闭环控制，保证泡沫混合液的流量控制的精确稳定，改善泡沫混合液与空气混合后产生泡沫的质量，减少后期装置调试和维护的难度，应用于盾构机自动化控制技术领域中。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及盾构机自动化控制
中的一种盾构机用泡沫发生控制装置。
技术介绍
目前，为了能够稳定控制盾构机泡沫系统，提高泡沫发生的质量，需要精确稳定的控制泡沫混合液的流量。目前盾构机泡沫系统中泡沫混合液的流量控制多采用开环控制，此控制方法虽然比较快速，但是由于系统的控制输入不受输出反馈控制，从而无法保证混合液流量与控制输入要求值一致。在此背景下,本技术阐述了一种基于PID控制的闭环控制系统，能够准确稳定的控制泡沫混合液的流量，有效的解决了原有的泡沫混合液控制不精确导致泡沫发生质量不理想的问题。提高盾构机泡沫发生系统的控制精度。因此研发一种盾构机用泡沫发生控制装置一直是急待解决的新课题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种盾构机用泡沫发生控制装置，该技术通过闭环控制精确调节泡沫混合液和空气的比例，保证泡沫混合液与空气混合后产生泡沫的质量。本技术的目的是这样实现的：一种盾构机用泡沫发生控制装置，包括执行单元、检测单元及控制单元，主回路中断路器Q1与400VAC电源相连，变频器FC1与断路器Q1相连接，电机M1与变频器FC1连接；控制回路中变压器V1与400VAC电源连接，显示器D1与V1连接，PLC控制器与显示器D1连接；变压器V2与变压器V1连接，4-20mA模拟量传感器S1与变压器V2连接，PLC控制器与模拟量传感器S1连接，变频器FC1控制口与PLC控制器通过Modbus通讯口连接。本技术的要点在于它的结构。其工作原理是，所述的执行单元中第一管路为泡沫的载体，泡沫有第一管路中流过；泡沫泵与第一管路连接，为泡沫产生合适的驱动压力；驱动电机用于驱动泡沫泵；变频器用于驱动驱动电机，提供动力；检测单元中的流量传感器安装在第二管路中；控制单元中的上位机用于显示所述管路中实际流量以及写入合适的PID控制参数，可编程控制器（PLC）用于处理检测单元反馈的数据，并根据所述上位机写入的PID参数进行相应的运算，对泡沫发生装置进行控制，同时将流量信息上传到上位机进行显示；流量传感器用于检测第二管路中泡沫实时的流量并转化为4-20mA电信号，反馈到控制单元；上位机和可编程控制器通过以太网接口连接，进行数据通讯；变频器和可编程控制器通过以太网接口连接，进行数据通讯。本技术的有益效果是：区别于传统的开环控制，本技术包括执行单元、检测单元及控制单元；其中的检测单元成为了输出输入之间的反馈，让输出参与到了控制当中，形成闭环控制，保证泡沫混合液的流量控制的精确稳定，很好的改善了泡沫混合液与空气混合后产生泡沫的质量；本控制装置又采用PID算法的控制，PID控制的参数整定是控制装置设计的核心内容，它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数(KP)、积分时间(KI)和微分时间(KD)的大小，本系统的PID参数是通过上位机写入的，可以在控制过程中随时调整参数以达到更好的控制效果，减少后期装置调试和维护的难度。附图说明下面结合附图及实施例对本技术进行详细说明。图1是本技术的电路原理图。图2是本技术的方框图。具体实施方式参照附图，一种盾构机用泡沫发生控制装置，包括执行单元、检测单元及控制单元，主回路中断路器Q1与400VAC电源相连，变频器FC1与断路器Q1相连接，电机M1与变频器FC1连接；控制回路中变压器V1与400VAC电源连接，显示器D1与V1连接，PLC控制器与显示器D1连接；变压器V2与变压器V1连接，4-20mA模拟量传感器S1与变压器V2连接，PLC控制器与模拟量传感器S1连接，变频器FC1控制口与PLC控制器通过Modbus通讯口连接。下面结合实施例进一步叙述本技术：图2，本技术一种盾构机用泡沫发生控制装置包括：检测单元、控制单元及执行单元；检测单元包括流量传感器201；控制单元包括可编程控制器（PLC）202以及上位机203；其中执行单元包括变频器204、电机205、泵206以及管路207。在本控制装置中，首先根据装置要求由上位机203给定泡沫混合液的流量值，俗称给定值。并同时由上位机203写入合适的PID参数。以上数据均是通过以太网通讯由上位机203传送到可编程控制器（PLC）202。检测单元用于检测管路207中泡沫混合液的实时流量并将流量值转换为标准的4-20mA的电信号，俗称反馈信号，将信号传送到控制单元的可编程控制器（PLC）202，经可编程控制器（PLC）202基于上述的PID参数进行计算处理后，可编程控制器（PLC）202将通过以太网通讯将输出信号传送到执行单元中的变频器204，通过对变频器204的控制来调整电机205的转速以达到调整泡沫混合液流量的控制目的，同时将流量值上传到上位机203进行显示。本技术的控制算法是基于PID调节控制实现的，简单说，PID调节的各环节的作用如下：(1)比例环节：及时成比例地反映控制装置的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生调节作用，以减少偏差。(2)积分环节：主要用于消除静差提高装置的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数，积分时间常数越大，积分作用越弱，反之则越强。(3)微分环节：能够反映偏差信号的变化趋势，即偏差信号的变化速率，并能在偏差信号变得很大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。PID控制器控制算法的表达式为：其中L（t）为t时刻的输出值，e(t)为t时刻的偏差值，KP为比例系数，KI为积分时间常数，KD为微分时间常数。所述的KP，KI，KD由所述的上位机进行输入。在本技术一种盾构机用泡沫发生控制装置中，PID参数是通过上位机203写入的方式实现的，在以后的装置维护中不需要进行任何程序修改，即可完成对系统的调试维护任务。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构机用泡沫发生控制装置，包括执行单元、检测单元及控制单元，其特征在于：主回路中断路器Q1与400VAC电源相连，变频器FC1与断路器Q1相连接，电机M1与变频器FC1连接；控制回路中变压器V1与400VAC电源连接，显示器D1与V1连接，PLC控制器与显示器D1连接；变压器V2与变压器V1连接，4‑20mA模拟量传感器S1与变压器V2连接，PLC控制器与模拟量传感器S1连接，变频器FC1控制口与PLC控制器通过Modbus通讯口连接。

【技术特征摘要】
1.一种盾构机用泡沫发生控制装置，包括执行单元、检测单元及控制单元，其特征在于：主回路中断路器Q1与400VAC电源相连，变频器FC1与断路器Q1相连接，电机M1与变频器FC1连接；控制回路中变压器V1与400VAC电源连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：郇利民，刘书兵，战传勃，王帅，曲丙寅，冯文强，张家友，畅海潮，赵圣国，杨金虎，栾国宇，张可威，任鑫龙，徐东博，
申请(专利权)人：北方重工集团有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21