本发明专利技术提供一种用于盾构管片混凝土振捣的附着式振捣器控制系统，包括配电柜、PLC中央处理单元、输入模块、输出模块、通讯模块、上位机、控制按钮、传感器、信号指示灯和气动回路，输入模块将传感器信号和按钮信号提供给中央处理单元，输出模块执行中央处理单元的输出信号驱动气动回路的各系统，上位机采用PROFINET协议经通讯模块与中央处理单元交互。本发明专利技术附着式振捣器控制系统，能实时监测和控制振捣频率、振捣时间、振幅和气动压力等参数，对附着式振捣器进行程序化控制，降低了劳动强度，振捣过程可控，有效避免了过振、欠振现象，消除了盾构管片气泡、空洞、蜂窝、麻面等混凝土质量问题，确保了盾构管片混凝土施工质量。
【技术实现步骤摘要】
一种用于盾构管片混凝土振捣的附着式振捣器控制系统
本专利技术涉及一种附着式振捣器控制系统，尤其是一种用于盾构管片混凝土振捣，属于盾构管片混凝土施工领域。
技术介绍
近年来，国内地铁建设项目高速发展，而盾构法施工中地铁隧道的主要部件包括地铁隧道用钢筋混凝土衬砌管片，即盾构管片；地铁盾构管片的质量直接关乎地铁隧道实体质量。在盾构管片生产施工中，混凝土振捣工序是盾构管片生产施工中最为关键的环节，直接关系到盾构管片的密实度、平整度、气泡现象等实体和外观质量。因而控制盾构管片混凝土振捣质量至关重要。在管片施工领域，大多数盾构管片混凝土浇捣工艺采用附着式振捣器进行振捣。混凝土附着式振捣方式是指附着式振捣器布置在管片模具底板下，振捣器通过气动回路驱动后振捣，振捣力通过模具结构底板直接传递给混凝土，以实现模具内混凝土振捣密实和混凝土气泡的排除，确保混凝土浇捣质量。为确保盾构管片的密实度、平整度等成型外观质量，避免振捣过振、欠振引起的管片表面气泡、空洞、蜂窝、麻面等质量问题，一般盾构管片混凝土附着式振捣工序施工过程中，根据施工实践经验，可将气动压力控制在0.7～0.8MPa，振捣时间控制在5分钟～6分钟内，振捣频率控制在65Hz～75Hz范围内；同时对振捣过程中的振幅进行检测，降低振幅，可提高模具使用寿命；对振捣过程进行实时控制，可使达到弱振排混凝土气泡，强振促混凝土密实的作用。而目前，传统的附着式振捣方式多采用气动回路直接驱动附着式振捣器实现混凝土振捣，该方式施工粗放，劳动强度高，振捣频率、振捣时间、气动压力、振幅等参数无法监测，混凝土振捣过程不可控，易产生过振、欠振现象并引起管片表面气泡、空洞、蜂窝、麻面等质量问题，工人的熟练程度和责任心直接影响混凝土振捣质量，难以保证盾构管片混凝土施工质量。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种用于盾构管片混凝土振捣的附着式振捣器控制系统，本专利技术控制系统架构简单、自动化程度高、可靠性好，能实时监测和控制振捣频率、振捣时间、振幅和气动压力等参数，对附着式振捣器进行程序化控制，降低了劳动强度，振捣过程可控，有效避免了过振、欠振现象，消除了盾构管片气泡、空洞、蜂窝、麻面等混凝土质量问题，确保了盾构管片混凝土施工质量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：用于盾构管片混凝土振捣的附着式振捣器控制系统，本专利技术附着式振捣器控制系统通过调节气压调节阀精确控制气动压力，通过调节电磁阀开度大小精确控制振捣频率，通过PLC中央处理单元精确控制振捣时间。所述附着式振捣器控制系统包括配电柜、PLC中央处理单元、输入模块、输出模块、通讯模块、上位机、控制按钮、传感器、信号指示灯、气动回路。其中：所述输入模块将传感器检测的模拟量信号和按钮传递的数字量信号转换为低电压输入信号，供PLC中央处理单元处理；所述输出模块执行PLC中央处理单元的输出信号，以驱动气压调解阀、电磁阀、信号指示灯等设备；所述上位机采用PROFINET协议经通讯模块实现与PLC中央处理单元的数据交互；所述气动回路作为动力源，实现附着式振捣器的振捣。所述配电柜主要为PLC中央处理单元、输入模块、输出模块、上位机、传感器、控制按钮、信号指示灯等实现供电。所述PLC中央处理单元采用中型PLC系列CPU模块，主要实现对输入模块、输出模块信号的处理以及对振捣流程的控制。所述传感器包含位移传感器、频率传感器和压力传感器，用以检测和反馈系统运转过程中的振幅、振捣频率和气动压力，并传输给PLC中央控制单元处理，实现PID闭环控制。所述按钮包含自动/手动按钮、启动按钮、停止按钮和紧急停止按钮等。自动/手动按钮用以选择自动方式或手动方式进行系统控制；启动按钮控制系统的起动；停止按钮控制附着式振捣控制系统的停止；紧急停止按钮用于紧急情况下停止系统运转，确保人员设备安全。所述信号指示灯由弱振指示灯、强振指示灯和振动完成指示灯组成，以显示当前振动状态。所述气动回路由空压机、压力罐、气压调节阀、分气缸、电磁阀和附着式振捣器组成，由空压机产生气体，气体经压力罐中间压缩后通过管路进入气压调节阀，气压调节阀调整气动压力后，气体进入分气缸，气体压力参数由安装在分气缸各支路的压力传感器进行监测；气体经分气缸分成各支路后，经管路传输至电磁阀，电磁阀通过开闭实现控制各支路的气体通断，然后气体经管路进入附着式振捣器，并驱动振捣器振捣，以实现盾构管片混凝土的振捣。所述上位机采用工业组态软件进行画面组态，通过PROFINET通讯协议与PLC中央处理单元连接，能设置并监控振捣频率、气动压力、振捣时间、振幅等参数，以实现人机间的数据交互。本专利技术控制方法和原理是：(1)本专利技术附着式振捣器控制系统的控制原理见图2附着式振捣器控制系统原理框图。附着式振捣器控制系统启动后，上位机将预设的气动压力、振捣时间、振捣频率等参数值，通过通讯模块传输至PLC中央处理单元，PLC中央控制单元通过输出模块D/A转换驱动气压调节和电磁阀动作，附着式振捣器开始工作，并按照振捣程序预设优先进入弱振阶段，弱振结束后进入强振阶段。振捣过程中，压力传感器、频率传感器和位移传感器将检测到的气动压力、振捣频率、振幅等数据通过输入模块A/D转换传输至PLC中央处理单元，PLC中央处理单元将各实时监测参数通过通讯模块传输至上位机显示，并对各参数的预设值和实际值进行比较运算，若气动压力的实际检测值与预设值有偏差，则调整气压调节阀大小来调整气动压力；若振捣频率的实际检测值与预设值有偏差，则调节电磁阀开度大小来调整通气量，以达到控制振捣频率的目的。当弱振时间计时达到预设值，则进去强振阶段，当强振时间计时达到预设值，强振结束，整个控制系统工作完成。(2)本专利技术附着式振捣器控制系统动作流程见图3附着式振捣器控制系统动作流程图：步骤1：系统通电后，配电柜开始为PLC中央处理单元、输入模块、输出模块、上位机、传感器、控制按钮、信号指示灯等进行供电。切换按钮“自动/手动”，若为“自动”状态，则系统进入自动模式，反之，进去手动操作模式。步骤2：系统进入自动模式后，上位机设置气动压力、振捣频率、振捣时间等参数预设值，并将参数传输至PLC中央处理单元。步骤3：点击“启动”按钮，系统进入运行模式。步骤4：空压机首先启动运行，空压机产生气体，气体经压力罐中间压缩后通过管路进入气压调节阀，然后进入分气缸，气体经分气缸分成各支路后，经管路传输至电磁阀，并进入附着式振捣器，并驱动振捣器振捣。步骤5：系统开始进入弱振阶段，“弱振指示灯”亮，同时弱振开始计时，当弱振时间达到预设值，弱振结束，“弱振指示灯”熄灭；系统依次进入强振阶段，“强振指示灯”亮，强振开始计时，当强振时间达到预设值，强振结束，“强振指示灯”熄灭，“振捣完成指示灯”亮。步骤6：振捣过程中，位移传感器、频率传感器、压力传感器将实时检测的数据传输经输入模块传输至PLC中央处理单元。上位机通过PROFINET通讯协议与PLC中央处理单元连接，实时监控振捣频率、振幅、气动压力、振捣时间等参数，以实现人机间的数据交互。步骤7：振捣过程中，频率传感器将实时检测的振捣频率经输入模块传输至PLC中央处理单元，PLC中央处理单元对检测频率进行处理，若频率检测值等于其预设值，则保持电磁阀开度大小稳定不变；若本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于盾构管片混凝土振捣的附着式振捣器控制系统，其特征在于，所述控制系统包括配电柜、PLC中央处理单元、输入模块、输出模块、通讯模块、上位机、控制按钮、传感器、信号指示灯和气动回路，其中：所述输入模块将传感器检测的模拟量信号和按钮传递的数字量信号转换为低电压输入信号，供PLC中央处理单元处理；所述输出模块执行PLC中央处理单元的输出信号，以驱动气动回路的气压调节阀、电磁阀、信号指示灯；所述上位机采用PROFINET协议经通讯模块实现与PLC中央处理单元的数据交互；所述气动回路作为动力源，实现附着式振捣器的振动。
【技术特征摘要】
1.一种用于盾构管片混凝土振捣的附着式振捣器控制系统，其特征在于，所述控制系统包括配电柜、PLC中央处理单元、输入模块、输出模块、通讯模块、上位机、控制按钮、传感器、信号指示灯和气动回路，其中：所述输入模块将传感器检测的模拟量信号和按钮传递的数字量信号转换为低电压输入信号，供PLC中央处理单元处理；所述输出模块执行PLC中央处理单元的输出信号，以驱动气动回路的气压调节阀、电磁阀、信号指示灯；所述上位机采用PROFINET协议经通讯模块实现与PLC中央处理单元的数据交互；所述气动回路作为动力源，实现附着式振捣器的振动。2.根据权利要求1所述附着式振捣器控制系统，其特征在于，所述配电柜为PLC中央处理单元、信号指示灯、输入模块、输出模块、上位机、传感器和控制按钮实现供电。3.根据权利要求1所述附着式振捣器控制系统，其特征在于，PLC中央处理单元采用中型PLC系列CPU模块，用于对输入模块、输出模块信号的处理以及对振捣流程的控制。4.根据权利要求1所述附着式振捣器控制系统，其特征在于，所述上位机采用工业组态软件进行画面组态，通过PROFINET通讯协议与PLC中央处理单元连接，能设置并...
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟鹏，王鹏，温付友，祝建坤，余淑娟，
申请(专利权)人：中国水利水电第七工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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