一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统，包括控制柜和外部用电器；所述外部用电器均放置于复合筒型基础的适当位置，用于检测相关数据和执行相应的动作；所述外部用电器包括触摸屏、声光报警器、两轴倾角仪、水深传感器、总流量计、孔压力计、液位计、舱内电动阀和管路电动阀；所述控制柜包括PLC、模拟量扩展模块、数字量扩展模块和继电器；所述PLC的两个串口分别与触摸屏和两轴倾角仪连接，直接采集两轴倾角仪和触摸屏的信号；所述PLC通过继电器与舱内电动阀连接；所述PLC通过模拟量扩展模块分别与水深传感器、总流量计、孔压力计和液位计连接；所述PLC通过数字量扩展模块和继电器分别与声光报警器和管路电动阀连接。

A control system for sinking and fixing of composite cylinder foundation

The invention discloses a composite bucket foundation subsidence stabilization control system installed, including the use of electrical cabinet and external control; proper position of the external electric appliances are placed on the composite bucket foundation, for the detection of relevant data and execute the corresponding action; the use of electrical appliances including a touch screen, a sound and light alarm, two axis inclinometer and the water depth sensor, flow meter, pore pressure gauge, level gauge, cabin electric valve and pipeline and the electric valve external; the control cabinet including PLC, analog expansion module, digital expansion module and a relay; two serial ports of the PLC are respectively connected with the touch screen and two axis inclinometer, direct axis angle instrument and touch screen signal; the PLC is connected via the relay and the cabin electric valve; the PLC by an analog expansion module is connected with the water depth sensor, flowmeter, pressure gauge hole The PLC is connected with the acousto optic alarm and the pipeline electric valve through the digital expansion module and the relay respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统
本专利技术涉及工程施工控制系统领域，具体是一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统。
技术介绍
如今能源短缺问题日益显著，地球的石油、煤炭等非可再生能源储存有限，世界各国争相开发新型绿色能源。风能便是大家共同关注的焦点之一。目前世界上应用到最多的海上基础主要有六种：三脚架基础、单桩基础、钢质桁架重力基础、钢筋混凝土重力基础、浮置式基础和复合筒型基础。海上风机复合筒型基础是一种适于海上风力发电开发的基础类型，它可以承受较高的载荷。复合筒型基础的沉放安装是非常重要的海上施工过程，是复合筒型基础实现工程应用的前提。利用负压原理对海上风力发电装置基础平台进行调平作业，节约材料、基础稳固、节省施工时间。复合筒型基础的负压下沉是指复合筒型基础靠自重和压载贯入地基一定深度，筒内达到密封条件后，再用水泵或真空泵从筒内向外抽水或抽泥，使筒内压力低于筒外。在这样的压力下复合筒型基础被下沉贯入地基。复合筒型基础所受到的下沉阻力具有相当的复杂性。解决复合筒型基础负压下沉的难题是实现海上风力发电装置规模化的前提，其中对复合筒型基础平台的倾角控制重中之重，工程上要求倾角必须小于0.1°，一旦大于0.1°将可能造成严重的施工事故。目前对于复合筒型基础下沉方法并没有实现对复合筒型基础的实时监测控制，包括对各个舱体流量、压力和深度等参数的实时监测、对复合筒型基础的自动调平、对基础下沉过程的实时控制。如天津大学的《海上风电筒型基础结构一体化施工安装研究》中介绍的应用高压气举结合负压下沉的方法进行复合筒型基础的下沉稳装，其对基础拖航过程中对基础的舱内液位状态不能进行实时监测，基础负压下沉过程中的水平度、沉降量、负压值等参数采集5分钟记录一次，控制过程中对各个阀门采用按钮控制，在其实验过程中，下沉的入水深度达到了1.7m，下沉稳装过程中的调平水平度5％。其问题在于采集的参数不够全面，数据采集5分钟记录一次没有达到实时性，阀门采用按钮控制缺乏直观效果，而且最终的入水深度只实现了1.7m深度，但实际的工程中是需要达到的入水深度是12m。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统。该系统可实现对整个复合筒型基础下沉稳装的控制，包括对基础平台倾角的实时监测和调平；对各个舱体压力、液位、入水深度等参数的实时监测；对各个舱体电动阀及抽水注水管道电动阀的手动控制和自动控制。整个控制系统有利于海上风力发电的高效率和高稳定性，节省建设和维护成本，结构简单，操作方便。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统，其特征在于所述控制系统包括控制柜和外部用电器；所述外部用电器均放置于复合筒型基础的适当位置，用于检测相关数据和执行相应的动作；所述外部用电器包括触摸屏、声光报警器、两轴倾角仪、水深传感器、总流量计、孔压力计、液位计、舱内电动阀和管路电动阀；所述控制柜包括PLC、模拟量扩展模块、数字量扩展模块和继电器；所述PLC的两个串口分别与触摸屏和两轴倾角仪连接，直接采集两轴倾角仪和触摸屏的信号；所述PLC通过继电器与舱内电动阀连接；所述PLC通过模拟量扩展模块分别与水深传感器、总流量计、孔压力计和液位计连接；所述PLC通过数字量扩展模块和继电器分别与声光报警器和管路电动阀连接。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)本控制系统能够实现复合筒型基础平台的自动/手动调平、下沉和入泥，并能远程控制，系统简单，操作方便，能够满足复合筒型基础下沉入泥的工艺要求。(2)本控制系统设置手动控制模式，可以通过触摸屏中的各个按钮对七个舱内电动阀和四个管路电动阀进行开闭控制，实现了抽水、注水以及对整个控制系统的启动、停止和急停动作。(3)本控制系统还设置自动控制的模式，可以通过对七个舱内电动阀的开闭实现整个复合筒型基础平台的自动调平，省去了人工施工调平的步骤，根据两轴倾角仪的调平算法，触摸屏中随时显示倾角状况并可自动调平。当倾角大于0.1°时，声光报警器自动报警，同时触摸屏会弹出倾角过大的警告，实现了千分之三的水平度要求，操作直观、方便。(4)在拖航过程中能够通过安装在七个舱内的液位计实现七个舱内的液位的监测，在复合筒型基础下沉稳装过程中通过安装在复合筒型基础平台的孔压力计、总流量计、水深传感器和两轴倾角仪可以实现七个舱的压力、总流量、入水深度和倾角的监测。(5)触摸屏将基础平台的倾角参数、各舱体的压力、流量、液位、深度等参数进行实时存储，有利于后期的调取和查看。(6)本控制系统利用四个管路电动阀的相互连用实现了七个舱体的注水和抽水。使得原本繁重的施工工艺变得十分简单，完美的实现了复合筒型基础下沉入泥过程的自动化、智能化。(7)本控制系统实现了复合筒型基础下沉入泥12m的深度。附图说明图1是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的整体结构框图；图2是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的控制柜外部结构示意图；图3是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的控制柜内部结构示意图；图4是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的PLC接线原理示意图；图5是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的模拟量扩展模块接线原理示意图；图6是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的数字量扩展模块接线原理示意图；图7是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的触摸屏-手动控制窗口示意图；图8是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的触摸屏-自动控制窗口示意图；图9是本专利技术复合筒型基础下沉稳装的控制系统一种实施例的触摸屏-数值显示窗口示意图；(图中：1、触摸屏；2、声光报警器；3、电源指示灯；4、电源启动按钮；5、电源停止按钮；6、控制柜外壳；7、PLC；8、模拟量扩展模块；9、数字量扩展模块；10、继电器；11、AC220v火线端子；12、DC24v+电源端子；13、DC24v-电源端子；14、声光报警器接线端子；15、电动阀COM端接线端子；16、DC12v-电源端子；17、DC12v+电源端子；18、预留接线端子；19、孔压力计接线端子；20、水深传感器接线端子；21、液位计接线端子；22、总流量计接线端子；23、电动阀接线端子；24、空气开关；25、AC220v电源；26、DC24v开关电源；27、DC12v开关电源；28、AC220v零线端子；29、两轴倾角仪；30、水深传感器；31、总流量计；32、孔压力计；33、液位计；34、舱内电动阀；35、管路电动阀)具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统(参见图1-9，简称控制系统)，其特征在于所述控制系统包括控制柜和外部用电器；所述外部用电器包括触摸屏1、声光报警器2、两轴倾角仪29、水深传感器30、总流量计31、孔压力计32、液位计33、舱内电动阀34和管路电动阀35；所述控制柜包括PLC7、模拟量扩展模块8、数字量扩展模块9和继电器10；所述PLC7的两个串口分别与触摸屏1和两轴倾角仪29连接，直接采集两轴倾角仪29和触摸屏1的信号；所述PLC7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统，其特征在于所述控制系统包括控制柜和外部用电器；所述外部用电器均放置于复合筒型基础的适当位置，用于检测相关数据和执行相应的动作；所述外部用电器包括触摸屏、声光报警器、两轴倾角仪、水深传感器、总流量计、孔压力计、液位计、舱内电动阀和管路电动阀；所述控制柜包括PLC、模拟量扩展模块、数字量扩展模块和继电器；所述PLC的两个串口分别与触摸屏和两轴倾角仪连接，直接采集两轴倾角仪和触摸屏的信号；所述PLC通过继电器与舱内电动阀连接；所述PLC通过模拟量扩展模块分别与水深传感器、总流量计、孔压力计和液位计连接；所述PLC通过数字量扩展模块和继电器分别与声光报警器和管路电动阀连接。

【技术特征摘要】
1.一种复合筒型基础下沉稳装的控制系统，其特征在于所述控制系统包括控制柜和外部用电器；所述外部用电器均放置于复合筒型基础的适当位置，用于检测相关数据和执行相应的动作；所述外部用电器包括触摸屏、声光报警器、两轴倾角仪、水深传感器、总流量计、孔压力计、液位计、舱内电动阀和管路电动阀；所述控制柜包括PLC、模拟量扩展模块、数字量扩展模块和继电器；所述PLC的两个串口分别与触摸屏和两轴倾角仪连接，直接采集两轴倾角仪和触摸屏的信号；所述PLC通过继电器与舱内电动阀连接；所述PLC通过模拟量扩展模块分别与水深传感器、总流量计、孔压力计和液位计连接；所述PLC通过数字量扩展模块和继电器分别与声光报警器和管路电动阀连接。2.根据权利要求1所述的复合筒型基础下沉稳装的控制系统，其特征在于所述控制柜还包括AC220v火线端子、DC24v+电源端子、DC24v-电源端子、声光报警器接线端子、电动阀COM端接线端子、DC12v-电源端子、DC12v+电源端子、孔压力计接线端子、水深传感器接线端子、液位计接线端子、总流量计接线端子、电动阀接线端子、空气开关、AC220v电源、DC24v开关电源、DC12v开关电源和AC220v零线端子；所述AC220v电源通过AC220v零线端子和AC220v火线端子与外部用电器连接；所述空气开关起到保护作用；所述DC24v开关电源通过DC24v+电源端子和DC24v-电源端子与外部用电器连接；所述DC12v开关电源通过DC12v+电源端子和DC12v-电源端子与外部用电器连接；所述声光报警器通过声光报警器接线端子和AC220v零线端子与控制柜连接；所述舱内电动阀和管路电动阀通过电动阀接线端子和电动阀COM端接线端子与控制柜连接；所述水深传感器通过水深传感器接线端子与控制柜连接；所述总流量计通过总流量计接线端子与控制柜连接；所述孔压力计通过孔压力计接线端子与控制柜连接；所述液位计通过液位计接线端子与控制柜连接。3.根据权利要求2所述的复合筒型基础下沉稳装的控制系统，其特征在于所述AC220v电源通过AC220v零线端子和AC220v火线端子与总流量计连接；所述AC220v电源通过AC220v零线端子和电动阀COM端接线端子与舱内电动阀和管路电动阀连接；所述DC24v开关电源通过DC24v+电源端子和DC24v-电源端子分别与触摸屏、水深传感器、孔压力计和液位计连接；所述DC12v开关电源通过DC12v+电源端子和DC12v-电源端子与两轴倾角仪连接。4.根据权利要求2所述的复合筒型基础下沉稳装的控制系统，其特征在于声光报警器的正端通过声光报警器接线端子与继电器连接，负端与AC220v零线端子连接。5.根据权利要求1所述的复合筒型基础下沉稳装的控制系统，其特征在于所述控制柜还包括电源指示灯、电源启动按钮和电源停止按钮；所述控制柜外壳从上至下依次安装有声光报警器、电源指示灯、电源启动按钮和电源停止按钮，位于触摸屏的右侧；所述触摸屏安装在控制柜外壳的上部。6.根据权利要求1所述的复合筒型基础下沉稳装的控制系统，其特征在于所述控制柜内部第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思祥，王培贤，李新冉，周围，李志东，王晓辰，朱远飞，周琪，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12