一种TBM压注式混凝土智能控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种TBM压注式混凝土智能控制系统及其控制方法，控制系统，包括输送泵、本地控制系统和远程控制系统；本地控制系统包括本地控制柜、本地控制器和本地显示屏，本地控制柜、本地控制器和本地显示屏均接入CAN总线，本地控制柜用于控制输送泵以及采集输送泵的运行状态数据，本地控制器和本地显示屏用于本地处理并监控显示所述输送泵的运行状态数据及其处理结果；远程控制系统通过通讯协议转换器接入CAN总线，远程控制系统能够采集处理所述本地控制系统中的数据，监控显示所述数据及其处理结果，并远程控制所述输送泵。本发明专利技术可以实现远程本地操作的自由切换，精确控制混凝土压注方量，快速高效的实现混凝土的注入，保证施工安全。

【技术实现步骤摘要】
一种TBM压注式混凝土智能控制系统及其控制方法
本专利技术涉及TBM辅助控制系统领域，特别涉及一种TBM压注式混凝土智能控制系统及其控制方法。
技术介绍
TBM在铁路和公路隧道以及引水工程项目中发挥着巨大的作用。TBM隧道在前期的勘察设计中都会发现隧道设计线路中存在软岩、大变形和破碎带等不良地质状况，这些不良地质条件是隧道施工中关键部分和安全风险管控的要点，在施工过程中会增大施工设备损坏和人员安全无法保证的风险。另一方面，TBM在不良地质条件下掘进时容易造成卡机和掘进反力不够等多种状况，影响施工进度，增大了工程投入，对整个项目造成不利影响。针对上述问题，申请号为201910832222.2，名称为《一种压注式混凝土支护方法和实施其的支护机构》的专利技术专利中公开了一种新型的压注式混凝土支护方法，在TBM掘进中通过压注环和钢模板设置混凝土浇筑模型，并通过注浆管路向模型内浇筑混凝土，使隧道快速成型。但其中混凝土输送泵的操作和如何实现泵送的过程控制是需要解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种TBM压注式混凝土智能控制系统及其控制方法，所述技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种TBM压注式混凝土智能控制系统，包括液压泵站、本地控制系统、远程控制系统以及一个或多个输送泵，所述输送泵与液压泵站相连接，所述输送泵用于泵送混凝土，所述液压泵站用于向一个或多个输送泵同时提供泵送动力，所述本地控制系统包括本地控制柜、本地控制器和本地显示屏，所述本地控制器和所述本地显示屏均接入同一个CAN总线，所述本地控制器通过所述本地控制柜控制所述输送泵和所述液压泵站以及采集所述输送泵的运行状态数据，所述本地控制器能够处理所述运行状态数据及其处理结果，所述本地显示屏用于显示所述运行状态数据及其处理结果；所述远程控制系统连入PROFINET网络，所述远程控制系统通过通讯协议转换器与所述本地控制系统所在的CAN总线双向通信连接，所述通讯协议转换器用于CAN转以太网，所述远程控制系统能够采集、处理所述本地控制系统中的数据，并显示、监控所述数据及其处理结果，所述远程控制系统能够通过所述本地控制系统远程控制所述输送泵和所述液压泵站。另一方面，本专利技术提供了一种TBM压注式混凝土智能控制方法，包括以下步骤：S1、接入一个或多个输送泵，选择本地或远程操作模式；S2、若选择本地操作则依次执行S3和S5，若选择远程操作则依次执行S4和S5；S3、启动液压泵站，本地调节输送泵的运行状态；S4、启动液压泵站，通过通讯协议转换器从远端接入本地CAN总线以控制本地控制柜，进行远程调节输送泵的运行状态；S5、对环形空间单点注入混凝土或多点注入混凝土。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果如下：a.可以实现远程本地操作的自由切换，快速高效的实现混凝土的注入，保证施工安全；b.通过CAN总线和PROFINET通讯协议传输数据，实现毫秒级传输，在TBM隧道内保证数据传输安全稳定，高效支撑设备安全运行；c.能够实时监控混凝土压注方量，做到注入精确控制，掌握隧道掘进和施工数据；d.通过CAN转以太网模块可将多个输送泵在远程进行集中控制，省去了一一接线的过程，也方便其他本地设备接入CAN总线以实现远程的集中控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的混凝土注浆设备示意图；图2是本专利技术实施例提供的压注式混凝土智能控制系统示意图；图3是本专利技术实施例提供的压注式混凝土智能控制方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的压注式混凝土智能控制系统控制柜操作面板示意图；图5是本专利技术实施例提供的压注混凝土智能控制系统HMI界面示意图。其中，附图标记分别为：1-出料口，2-进料口，3-输送泵，4-蓄能器，5-泵站控制阀组。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，更清楚地了解本专利技术的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。除此，本专利技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种TBM压注式混凝土智能控制系统，参见图1和图2，包括液压泵站、本地控制系统、远程控制系统以及一个或多个输送泵3，所述输送泵3与液压泵站相连接，所述输送泵3用于泵送混凝土，所述液压泵站能够向一个或多个输送泵3同时提供泵送动力，所述液压泵站在相应的与输送泵3联通的通道上还设有蓄能器4，所述蓄能器4为应急情况下使用以保证管路泵送压力，所述本地控制系统包括本地控制柜、本地控制器和本地显示屏，所述本地控制器和所述本地显示屏集成在所述本地控制柜上，参见图4，所述本地控制器和所述本地显示屏均接入同一个CAN总线，CAN是指控制器局域网络，所述本地控制器通过所述本地控制柜控制所述输送泵3和所述液压泵站以及采集所述输送泵3的运行状态数据，所述本地控制器能够处理所述运行状态数据及其处理结果，所述本地控制器能够对本地控制柜进行控制逻辑的处理，所述本地显示屏能够显示所述运行状态数据及其处理结果，本地显示屏优选为触控屏；通过本地控制器和本地显示屏的控制逻辑，操作员能够完成泵送动作、流量压力的采集以及泵送速度和泵送压力的控制；需要说明的是，本地控制系统能够同时对于多个输送泵3进行集中控制，也可以将存在多个本地控制系统与多个输送泵3进行一一对应的分散控制，本地控制柜对输送泵3的控制包括但不限于输送泵3的启停、搅拌及振动。所述远程控制系统连入PROFINET网络，PROFINET是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。所述远程控制系统通过通讯协议转换器与所述本地控制系统所在的CAN总线双向通信连接，所述通讯协议转换器优选为CAN转以太网模块，所述远程控制系统能够采集、处理所述本地控制系统中的数据，并显示、监控所述数据及其处理结果，所述远程控制系统能够通过所述本地控制系统远程控制所述输送泵3和所述液压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TBM压注式混凝土智能控制系统，其特征在于，包括液压泵站、本地控制系统、远程控制系统以及一个或多个输送泵(3)，所述输送泵(3)与液压泵站相连接，所述输送泵(3)用于泵送混凝土，所述液压泵站用于向一个或多个输送泵(3)同时提供泵送动力，所述本地控制系统包括本地控制柜、本地控制器和本地显示屏，所述本地控制器和所述本地显示屏均接入同一个CAN总线，所述本地控制器通过所述本地控制柜控制所述输送泵(3)和所述液压泵站以及采集所述输送泵(3)的运行状态数据，所述本地控制器能够处理所述运行状态数据及其处理结果，所述本地显示屏用于显示所述运行状态数据及其处理结果；/n所述远程控制系统连入PROFINET网络，所述远程控制系统通过通讯协议转换器与所述本地控制系统所在的CAN总线双向通信连接，所述通讯协议转换器用于CAN转以太网，所述远程控制系统能够采集、处理所述本地控制系统中的数据，并显示、监控所述数据及其处理结果，所述远程控制系统能够通过所述本地控制系统远程控制所述输送泵(3)和所述液压泵站。/n

【技术特征摘要】
1.一种TBM压注式混凝土智能控制系统，其特征在于，包括液压泵站、本地控制系统、远程控制系统以及一个或多个输送泵(3)，所述输送泵(3)与液压泵站相连接，所述输送泵(3)用于泵送混凝土，所述液压泵站用于向一个或多个输送泵(3)同时提供泵送动力，所述本地控制系统包括本地控制柜、本地控制器和本地显示屏，所述本地控制器和所述本地显示屏均接入同一个CAN总线，所述本地控制器通过所述本地控制柜控制所述输送泵(3)和所述液压泵站以及采集所述输送泵(3)的运行状态数据，所述本地控制器能够处理所述运行状态数据及其处理结果，所述本地显示屏用于显示所述运行状态数据及其处理结果；
所述远程控制系统连入PROFINET网络，所述远程控制系统通过通讯协议转换器与所述本地控制系统所在的CAN总线双向通信连接，所述通讯协议转换器用于CAN转以太网，所述远程控制系统能够采集、处理所述本地控制系统中的数据，并显示、监控所述数据及其处理结果，所述远程控制系统能够通过所述本地控制系统远程控制所述输送泵(3)和所述液压泵站。


2.根据权利要求1所述的TBM压注式混凝土智能控制系统，其特征在于，每个输送泵(3)与液压泵站的连接通道上设有泵站控制阀组(5)和流量压力比例阀组，每个输送泵(3)设有相应的压力流量传感器，所述本地控制系统通过所述泵站控制阀组(5)和所述流量压力比例阀组调节相应的输送泵(3)的压力和流量，所述本地控制系统通过所述压力流量传感器采集相应的输送泵(3)的压力和流量数据。


3.根据权利要求1所述的TBM压注式混凝土智能控制系统，其特征在于，所述远程控制系统包括PLC控制器、I/O模块、远程显示屏和网络交换机，所述PLC控制器、所述I/O模块、所述远程显示屏和所述网络交换机均接入PROFINET网络；所述I/O模块用于采集所述本地控制系统中的数据，所述PLC控制器用于处理所述本地控制系统中的数据并向所述本地控制器发出控制指令，所述本地控制器根据所述控制指令利用所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：康庆阳，吴海祥，王文汛，杨开全，王舒菲，熊世伟，靳党鹏，张新，杨广健，朱祥祥，陈桢鹏，
申请(专利权)人：中交天和机械设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32