矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)與控制方法，該系統(tǒng)包括了若干設(shè)于盾構(gòu)機(jī)殼體上方的防背土板、若干組油缸、驅(qū)動(dòng)所述油缸的液壓泵站以及控制系統(tǒng)；每組所述油缸均用以驅(qū)動(dòng)一個(gè)所述防背土板沿盾構(gòu)機(jī)殼體上方表面移動(dòng)；所述控制系統(tǒng)包括了交互操作設(shè)備、計(jì)算機(jī)PLC主站、電氣控制柜和液壓閥組。本發(fā)明通過(guò)防背土板的移動(dòng)，使得矩形盾構(gòu)機(jī)殼體上方的大體積背土被切割成若干小塊，從而使得現(xiàn)有技術(shù)中盾構(gòu)機(jī)上方整體受到的大體積背土效應(yīng)通過(guò)不停地把背土剪斷，轉(zhuǎn)換為剪斷前后2部分的小塊土體，必然能夠減少背土現(xiàn)象。本發(fā)明引入了計(jì)算機(jī)PLC主站、電氣控制柜、液壓閥組與液壓泵站的組合使用，使得防背土板的控制更靈敏、更快速、更可靠。
【專利說(shuō)明】矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)及其控制方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及矩形盾構(gòu)機(jī)的創(chuàng)新，尤其涉及矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)及其控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外使用的各種隧道掘進(jìn)機(jī)(包括盾構(gòu)機(jī)和頂管機(jī))在施工中均存在不同程度的背土現(xiàn)象。即由于泥土的粘性以及巨大的壓力下，泥土緊粘在盾構(gòu)機(jī)的外部，使泥土與機(jī)器無(wú)法脫離，而跟隨機(jī)器一同前進(jìn)，會(huì)導(dǎo)致周圍土層嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，引起地表隆起或塌陷，嚴(yán)重影響周圍環(huán)境。
[0003]由于形狀原因，圓形盾構(gòu)機(jī)并不容易產(chǎn)生背土效應(yīng)，但大截面矩形盾構(gòu)機(jī)或者類似的矩形掘進(jìn)機(jī)，則由于盾殼背面積較大且呈平面形狀，很容易在盾殼的背部產(chǎn)生背土效應(yīng)。
[0004]現(xiàn)有施工技術(shù)中一般都采用注減摩漿液的方法來(lái)減少背土效應(yīng)，其缺點(diǎn)是當(dāng)矩形截面越來(lái)越大的情況下，由于漿液流動(dòng)的不可靠性，致使盾構(gòu)機(jī)的背部和周圍無(wú)法形成漿液潤(rùn)滑隔膜，從而導(dǎo)致背土現(xiàn)象產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能有效解決背土現(xiàn)象的矩形盾構(gòu)機(jī)的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)及其控制方法。
[0006]為了解決這一技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)，包括了若干設(shè)于盾構(gòu)機(jī)殼體上方的防背土板、若干組油缸、驅(qū)動(dòng)所述油缸的液壓泵站以及控制系統(tǒng)；
[0007]每組所述油缸均用以驅(qū)動(dòng)一個(gè)所述防背土板沿盾構(gòu)機(jī)殼體上方表面移動(dòng)；
[0008]所述控制系統(tǒng)包括了交互操作設(shè)備、計(jì)算機(jī)PLC主站、電氣控制柜和液壓閥組，所述交互操作設(shè)備與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接，所述計(jì)算機(jī)PLC主站通過(guò)所述電氣控制柜控制所述液壓泵站連接，所述液壓泵站通過(guò)所述液壓閥組與所述油缸連接。
[0009]所述控制系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)PLC從站、用以檢測(cè)所述油缸的伸縮行程和伸縮速度的行程傳感器、用以檢測(cè)地面沉降情況的沉降檢測(cè)系統(tǒng)和設(shè)于所述液壓閥組中用以檢測(cè)液壓壓力的壓力傳感器，所述行程傳感器和壓力傳感器均通過(guò)所述計(jì)算機(jī)PLC從站與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接，所述沉降檢測(cè)系統(tǒng)與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接。
[0010]所述交互操作設(shè)備包括觸摸屏與操作臺(tái)，所述觸摸屏與操作臺(tái)均與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接。
[0011]所述交互操作設(shè)備、計(jì)算機(jī)PLC主站、電氣控制柜和液壓泵站均設(shè)于盾構(gòu)機(jī)的臺(tái)車上。
[0012]本發(fā)明還提供了一種矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的控制方法，采用了本發(fā)明提供的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)，還提供了用以檢測(cè)所述油缸的伸縮行程和伸縮速度的行程傳感器；
[0013]所述計(jì)算機(jī)PLC主站根據(jù)操作人員在交互操作設(shè)備上的操作以及所述行程傳感器實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)輸出控制指令，進(jìn)而通過(guò)所述電氣控制柜驅(qū)動(dòng)所述液壓泵站工作，所述液壓泵站通過(guò)所述液壓閥組驅(qū)動(dòng)所述油缸伸縮。
[0014]可選的，操作人員先通過(guò)所述交互操作設(shè)備輸入選擇所述防背土板的數(shù)量、所述油缸伸或縮的動(dòng)作方向以及所述油缸伸或縮的目標(biāo)行程，然后，操作人員通過(guò)所述交互操作設(shè)備實(shí)施操作，控制所述油缸的伸縮動(dòng)作，并根據(jù)所述行程傳感器反饋的行程數(shù)據(jù)對(duì)油缸行程的偏差進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)行程。
[0015]可選的，所述矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)還提供了設(shè)于所述液壓閥組中用以檢測(cè)液壓壓力的壓力傳感器；
[0016]操作人員先通過(guò)所述交互操作設(shè)備輸入選擇所述防背土板的數(shù)量、所述油缸伸或縮的動(dòng)作方向、所述油缸伸或縮的目標(biāo)行程以及液壓的壓力控制范圍，然后通過(guò)所述計(jì)算機(jī)PLC主站自動(dòng)控制所述油缸實(shí)現(xiàn)伸或縮的動(dòng)作；
[0017]在自動(dòng)控制所述油缸伸或縮的過(guò)程中，所述行程傳感器實(shí)時(shí)地將行程數(shù)據(jù)反饋給所述計(jì)算機(jī)PLC主站，所述壓力傳感器實(shí)時(shí)地將液壓壓力數(shù)據(jù)反饋給所述計(jì)算機(jī)PLC主站，所述計(jì)算機(jī)PLC主站根據(jù)收到的數(shù)據(jù)生成控制指令，從而自動(dòng)控制所述油缸的伸或縮動(dòng)作，一方面使得液壓壓力處于預(yù)設(shè)的液壓的壓力控制范圍內(nèi)，另一方面，對(duì)油缸行程的偏差進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)行程。
[0018]可選的，所述計(jì)算機(jī)PLC主站根據(jù)每個(gè)所述行程傳感器傳輸而來(lái)的行程數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)生成控制指令，從而使得各油缸的行程與速度保持同步。
[0019]可選的，所述操作人員通過(guò)交互操作設(shè)備上的操作選擇一次目標(biāo)行程，所述計(jì)算機(jī)PLC主站在完成一次預(yù)設(shè)目標(biāo)行程的伸或縮后自動(dòng)停止伸縮動(dòng)作。
[0020]可選的，所述操作人員通過(guò)交互操作設(shè)備上的操作選擇目標(biāo)行程和伸縮循環(huán)次數(shù)n，所述計(jì)算機(jī)PLC主站在完成η次目標(biāo)行程的伸縮循環(huán)后，自動(dòng)停止伸縮動(dòng)作。
[0021]本發(fā)明一方面通過(guò)防背土板的移動(dòng)，使得矩形盾構(gòu)機(jī)殼體上方的大體積背土被切割成若干小塊，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)，上方的大體積背土不斷地被分成幾個(gè)斷層，從而使得現(xiàn)有技術(shù)中盾構(gòu)機(jī)上方整體受到的大體積背土效應(yīng)通過(guò)不停地把背土剪斷，轉(zhuǎn)換為剪斷前后2部分的小塊土體，必然能夠減少背土現(xiàn)象。另一方面，本發(fā)明引入了計(jì)算機(jī)PLC主站、電氣控制柜、液壓閥組與液壓泵站的組合使用，運(yùn)用液壓驅(qū)動(dòng)比例閥控制變量泵的技術(shù)，使得防背土板的控制更靈敏、更快速、更可靠。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1提供的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2中矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的自動(dòng)模式下的控制方法和手動(dòng)模式下的控制方法的流程示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明實(shí)施例3中矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的同步模式下的控制方法的流程示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明實(shí)施例4和實(shí)施例5中矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的步進(jìn)模式和循環(huán)模式下的控制方法的流程示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明5個(gè)實(shí)施例均可選的觸摸屏的顯示示意圖；[0029]圖中，1-防背土板；2-油缸；3-行程傳感器；4-背土 ；5_計(jì)算機(jī)PLC主站；6-交互操作設(shè)備；601_觸摸屏；602_操作臺(tái)；7_電氣控制柜；8_液壓泵站；9_液壓閥組；10_計(jì)算機(jī)PLC從站；11_臺(tái)車；12-測(cè)量全站儀；13_連接體；14-軌道體。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下將結(jié)合圖1至圖7對(duì)本發(fā)明提供的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)及其控制方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹，其為本發(fā)明五個(gè)可選的實(shí)施例，可以認(rèn)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不改變本發(fā)明精神和內(nèi)容的范圍內(nèi)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行修改和潤(rùn)色。
[0031]實(shí)施例1
[0032]請(qǐng)參考圖1至圖3，本實(shí)施例提供了一種矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)，包括了若干設(shè)于盾構(gòu)機(jī)殼體上方的防背土板1、若干組油缸2、驅(qū)動(dòng)所述油缸2的液壓泵站8以及控制系統(tǒng)；
[0033]每組所述油缸2均用以驅(qū)動(dòng)一個(gè)所述防背土板I沿盾構(gòu)機(jī)殼體上方表面移動(dòng)；每組的個(gè)數(shù)可以為任意數(shù)量，包括了 I個(gè)、2個(gè)，本實(shí)施例以一個(gè)油缸2驅(qū)動(dòng)一個(gè)防背土板I為例進(jìn)行闡述。
[0034]本實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖2，防背土板I還通過(guò)連接體13與油缸2連接，具體來(lái)說(shuō)，是與油缸2的活塞固定連接，連接體13沿著軌道體14實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，所述軌道體14與盾構(gòu)機(jī)外殼固定連接。
[0035]請(qǐng)參考圖1，并結(jié)合圖2和圖3所述控制系統(tǒng)包括了交互操作設(shè)備6、計(jì)算機(jī)PLC主站5、電氣控制柜7和液壓閥組9，所述交互操作設(shè)備6與所述計(jì)算機(jī)PLC主站5連接，所述計(jì)算機(jī)PLC主站5通過(guò)所述電氣控制柜7控制所述液壓泵站8連接，所述液壓泵站8通過(guò)所述液壓閥組9與所述油缸2連接。所述控制系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)PLC從站10、用以檢測(cè)所述油缸2的伸縮行程和伸縮速度的行程傳感器3、用以檢測(cè)地面沉降情況的沉降檢測(cè)系統(tǒng)和設(shè)于所述液壓閥組9中用以檢測(cè)液壓壓力的壓力傳感器，所述行程傳感器3和壓力傳感器均通過(guò)所述計(jì)算機(jī)PLC從站10與所述計(jì)算機(jī)PLC主站5連接，所述沉降檢測(cè)系統(tǒng)與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接。
[0036]本實(shí)施例中的壓力傳感器，設(shè)于液壓閥組中，能實(shí)時(shí)檢測(cè)防背土板I伸縮驅(qū)動(dòng)油缸壓力，具有精度高、抗干擾性強(qiáng)，能準(zhǔn)確地檢測(cè)防背土板I伸縮的壓力，避免發(fā)生壓力過(guò)高出現(xiàn)意外情況。本實(shí)施例中的行程傳感器，具有精度高、可靠性強(qiáng)，能準(zhǔn)確地檢測(cè)油缸伸縮位的行程。并能將這些數(shù)據(jù)反饋給計(jì)算機(jī)PLC主站5，為油缸2伸縮提供了操作依據(jù)。本實(shí)施例在地面上安置了測(cè)量全站儀，可精確地測(cè)量地面沉降情況，為防背土縮控作業(yè)控制地面沉降，提供了控制數(shù)據(jù)。
[0037]對(duì)于細(xì)節(jié)的設(shè)置，在本實(shí)施例中，所述交互操作設(shè)備6包括觸摸屏601與操作臺(tái)602，所述觸摸屏601與操作臺(tái)602均與所述計(jì)算機(jī)PLC主站5連接。所述交互操作設(shè)備6、計(jì)算機(jī)PLC主站5、電氣控制柜7和液壓泵站8均設(shè)于盾構(gòu)機(jī)的臺(tái)車11上。液壓閥組9分別通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)油管連接所述液壓泵站8與油缸2，計(jì)算機(jī)PLC主站5與計(jì)算機(jī)PLC從站10之間通過(guò)MITSUBISHI NET網(wǎng)絡(luò)通信電纜連接，計(jì)算機(jī)PLC從站10與液壓閥組9之間通過(guò)控制電纜連接，電氣控制柜7分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)電纜與所述計(jì)算機(jī)PLC主站5以及液壓泵站8連接，行程傳感器3通過(guò)傳感器電纜與所述計(jì)算機(jī)PLC從站10連接所述沉降檢測(cè)系統(tǒng)至少包括了設(shè)于地面上的測(cè)量全站儀12和與之匹配使用的設(shè)于地面上的標(biāo)靶。[0038]本實(shí)施例一方面通過(guò)防背土板的移動(dòng)，使得矩形盾構(gòu)機(jī)殼體上方的大體積背土被切割成若干小塊，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)，上方的大體積背土不斷地被分成幾個(gè)斷層，從而使得現(xiàn)有技術(shù)中盾構(gòu)機(jī)上方整體受到的大體積背土效應(yīng)通過(guò)不停地把背土剪斷，轉(zhuǎn)換為剪斷前后
2部分的小塊土體，必然能夠減少背土現(xiàn)象。另一方面，本實(shí)施例引入了計(jì)算機(jī)PLC主站、電氣控制柜、液壓閥組與液壓泵站的組合使用，運(yùn)用液壓驅(qū)動(dòng)比例閥控制變量泵的技術(shù)，使得防背土板的控制更靈敏、更快速、更可靠。
[0039]本實(shí)施例還提供了一種矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的控制方法，采用了本實(shí)施例提供的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)，其基本設(shè)想為，所述計(jì)算機(jī)PLC主站5根據(jù)操作人員在交互操作設(shè)備6上的輸入的信息以及所述行程傳感器3實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)輸出控制指令，進(jìn)而通過(guò)所述電氣控制柜7驅(qū)動(dòng)所述液壓泵站8工作，所述液壓泵站8通過(guò)所述液壓閥組9驅(qū)動(dòng)所述油缸2伸縮。
[0040]在此基本設(shè)想下，本實(shí)施例還做了具體的限定，其可以視為手動(dòng)模式下的控制方法，在本發(fā)明以下列舉的其他實(shí)施例中，還詳細(xì)介紹了自動(dòng)模式下的控制方法、同步模式下的控制方法，步進(jìn)模式下的控制方法和循環(huán)模式下的控制方法，其均可采用如圖7所示的觸摸屏601進(jìn)行操作，先對(duì)控制方法的模式進(jìn)行選擇，然后再進(jìn)行控制操作的具體實(shí)施。
[0041]在本實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖4，操作人員先通過(guò)所述交互操作設(shè)備6輸入選擇所述防背土板I的數(shù)量、所述油缸2伸或縮的動(dòng)作方向以及所述油缸2伸或縮的目標(biāo)行程，其中，防背土板I數(shù)量的選擇還可以進(jìn)一步限定為選擇進(jìn)行動(dòng)作的防背土板1，然后，操作人員通過(guò)所述交互操作設(shè)備實(shí)施操作，控制所述油缸2的伸縮動(dòng)作，并根據(jù)所述行程傳感器3反饋的行程數(shù)據(jù)對(duì)油缸行程的偏差進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)行程。
[0042]進(jìn)一步具體來(lái)說(shuō)，行程傳感器3將行程數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)PLC從站10傳輸至計(jì)算機(jī)控制PLC主站5，進(jìn)而在觸摸屏601上反饋出來(lái)，操作人員通過(guò)觸摸屏601上的按鈕控制油缸2的伸縮，包括伸縮動(dòng)作和伸縮的速度，當(dāng)油缸2行程未達(dá)到目標(biāo)行程，則手動(dòng)驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行伸動(dòng)作，當(dāng)油缸2超過(guò)目標(biāo)行程時(shí)，則手動(dòng)驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行縮動(dòng)作，直至油缸2行程無(wú)偏差，則動(dòng)作結(jié)束。
[0043]手動(dòng)模式用于防背土作業(yè)的初始階段以及應(yīng)急狀況的處理。由操作員根據(jù)作業(yè)要求，在觸摸屏601上選擇防背土板I的數(shù)量、伸或縮的動(dòng)作方向，輸入各行程的目標(biāo)值，通過(guò)觸摸屏601手動(dòng)調(diào)節(jié)操作防背土板I的伸縮行程、速度，監(jiān)控作業(yè)的狀況。當(dāng)防背土板I到達(dá)目標(biāo)值位置時(shí)，則手動(dòng)停止作業(yè)。
[0044]此外，本實(shí)施例中，人工通過(guò)測(cè)量全站儀對(duì)地面沉降情況控制伸縮的操作。
[0045]實(shí)施例2
[0046]本實(shí)施例與實(shí)施例1所采用的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)是相同的，本實(shí)施例可以視為自動(dòng)模式下的控制方法，采用如圖7所示的觸摸屏601進(jìn)行操作，先對(duì)控制方法的模式進(jìn)行選擇，然后再進(jìn)行控制操作的具體實(shí)施。
[0047]本實(shí)施例中，操作人員先通過(guò)所述交互操作設(shè)備6輸入選擇所述防背土板I的數(shù)量、所述油缸2伸或縮的動(dòng)作方向、所述油缸2伸或縮的目標(biāo)行程以及液壓的壓力控制范圍，其中，防背土板I數(shù)量的選擇還可以進(jìn)一步限定為選擇進(jìn)行動(dòng)作的防背土板1，然后通過(guò)所述計(jì)算機(jī)PLC主站5自動(dòng)控制所述油缸2實(shí)現(xiàn)伸或縮的動(dòng)作；
[0048]在自動(dòng)控制所述油缸2伸或縮的過(guò)程中，所述行程傳感器3實(shí)時(shí)地將行程數(shù)據(jù)反饋給所述計(jì)算機(jī)PLC主站5，所述壓力傳感器實(shí)時(shí)地將液壓壓力數(shù)據(jù)反饋給所述計(jì)算機(jī)PLC主站5，所述計(jì)算機(jī)PLC主站5根據(jù)收到的數(shù)據(jù)生成控制指令，從而自動(dòng)控制所述油缸2的伸或縮動(dòng)作，一方面使得液壓壓力處于預(yù)設(shè)的液壓的壓力控制范圍內(nèi)，另一方面，對(duì)油缸2行程的偏差進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)行程。
[0049]在伸縮過(guò)程中，系統(tǒng)不斷檢測(cè)防背土板I的伸縮行程、壓力和速度等情況，及時(shí)做出伸縮的調(diào)整控制。當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)值時(shí)，則自動(dòng)停止作業(yè)。自動(dòng)模式提高了系統(tǒng)操控制的準(zhǔn)確性，減少人為干擾與勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0050]此外，本實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)PLC主站還自動(dòng)根據(jù)測(cè)量全站儀測(cè)得的地面沉降情況控制伸縮的操作。
[0051]實(shí)施例3
[0052]本實(shí)施例與實(shí)施例1所采用的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)是相同的，本實(shí)施例可以視為同步模式下的控制方法，采用如圖7所示的觸摸屏601進(jìn)行操作，先對(duì)控制方法的模式進(jìn)行選擇，然后再進(jìn)行控制操作的具體實(shí)施。
[0053]本實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖5，兩個(gè)或兩個(gè)以上防背土板I同時(shí)同步動(dòng)作，所述計(jì)算機(jī)PLC主站5根據(jù)每個(gè)所述行程傳感器3傳輸而來(lái)的行程數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)生成控制指令，從而使得各油缸2的行程與速度保持同步。其也可以應(yīng)用于自動(dòng)模式中，與之結(jié)合，亦即在其實(shí)施過(guò)程中，也可以同時(shí)實(shí)施自動(dòng)模式下的操作步驟。
[0054]當(dāng)防背土板I出現(xiàn)伸縮行程有偏差時(shí)，系統(tǒng)則自動(dòng)進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，直至所選的油缸2伸縮行程與速度都保持同步。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定目標(biāo)值時(shí)，則自動(dòng)停止作業(yè)。圖4中具體示例了當(dāng)同步行程出現(xiàn)偏差如何通過(guò)油缸伸縮的控制達(dá)到同步的流程，本實(shí)施例不再做累述，其為領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可預(yù)知的手段。同步模式控制可使系統(tǒng)操控更具有統(tǒng)一性和可控性，能更好地應(yīng)對(duì)不同土質(zhì)的防背土需求。
[0055]實(shí)施例4
[0056]本實(shí)施例與實(shí)施例1所采用的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)是相同的，本實(shí)施例可以視為步進(jìn)模式下的控制方法，采用如圖7所示的觸摸屏601進(jìn)行操作，先對(duì)控制方法的模式進(jìn)行選擇，然后再進(jìn)行控制操作的具體實(shí)施。
[0057]請(qǐng)參考圖6，所述操作人員通過(guò)交互操作設(shè)備6上的操作選擇一次目標(biāo)行程，所述計(jì)算機(jī)PLC主站5在完成一次預(yù)設(shè)目標(biāo)行程的伸或縮后自動(dòng)停止伸縮動(dòng)作。其也可以應(yīng)用于自動(dòng)模式中，與之結(jié)合，亦即在其實(shí)施過(guò)程中，也可以同時(shí)實(shí)施自動(dòng)模式下的操作步驟，當(dāng)然，其也可以與同步模式同時(shí)進(jìn)行。
[0058]操作者每按動(dòng)一次按鈕，則防背土板I就會(huì)執(zhí)行一次目標(biāo)行程所設(shè)定的伸縮行程后自動(dòng)停止，然后操作者可以視情況再做下一步操作，動(dòng)作比較直觀、可靠。
[0059]實(shí)施例5
[0060]本實(shí)施例與實(shí)施例1所采用的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)是相同的，本實(shí)施例可以視為循環(huán)模式下的控制方法，采用如圖7所示的觸摸屏601進(jìn)行操作，先對(duì)控制方法的模式進(jìn)行選擇，然后再進(jìn)行控制操作的具體實(shí)施。
[0061]請(qǐng)參考圖6，所述操作人員通過(guò)交互操作設(shè)備6上的操作選擇目標(biāo)行程和伸縮循環(huán)次數(shù)n，所述計(jì)算機(jī)PLC主站5在完成η次目標(biāo)行程的伸縮循環(huán)后，自動(dòng)停止伸縮動(dòng)作。其也可以應(yīng)用于自動(dòng)模式中，與之結(jié)合，亦即在其實(shí)施過(guò)程中，也可以同時(shí)實(shí)施自動(dòng)模式下的操作步驟，當(dāng)然，其也可以與同步模式同時(shí)進(jìn)行。
[0062]循環(huán)模式下，操作人員可先設(shè)置防背土板I的伸縮循環(huán)次數(shù)與行程等，操作者每按動(dòng)一次按鈕，則防背土板I就會(huì)執(zhí)行一次目標(biāo)行程的循環(huán)伸縮作業(yè)，然后自動(dòng)停止。操作者視作業(yè)情況做下一步操作?？蓾M足不同的工序防背土需求，這樣還可免去操作者手動(dòng)去關(guān)停的麻煩，作業(yè)選擇比較方便、靈活。
[0063]綜上所述，本發(fā)明在開(kāi)始實(shí)施控制時(shí)，通過(guò)操作臺(tái)人機(jī)對(duì)話觸摸屏的操作界面，選擇操作界面、確定控制模式、輸入初始參數(shù)，然后設(shè)定所需伸縮工作的防背土板，啟動(dòng)泵源，由液壓泵站提供油缸伸縮的動(dòng)力通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)油管送至液壓閥組，在操作臺(tái)人機(jī)對(duì)話觸摸屏上進(jìn)行伸縮速度和動(dòng)作的操作。通過(guò)計(jì)算機(jī)PLC從站控制液壓閥組對(duì)防背土板驅(qū)動(dòng)油缸伸縮進(jìn)行換向控制。工作時(shí)，防背土板驅(qū)動(dòng)油缸末端的行程傳感器就開(kāi)始檢測(cè)行程變化值，由安裝在液壓閥組中的壓力傳感器開(kāi)始檢測(cè)壓力變化。系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)PLC從站經(jīng)MITSUBISHI NET網(wǎng)絡(luò)4反饋給計(jì)算機(jī)PLC主站，由其將采集的信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，得出與操作目標(biāo)值(管理行程值)的差值，作出加快或減慢油缸伸縮速度的控制指令。
【權(quán)利要求】
1.一種矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng),其特征在于:包括了若干設(shè)于盾構(gòu)機(jī)殼體上方的防背土板、若干組油缸、驅(qū)動(dòng)所述油缸的液壓泵站以及控制系統(tǒng)； 每組所述油缸均用以驅(qū)動(dòng)一個(gè)所述防背土板沿盾構(gòu)機(jī)殼體上方表面移動(dòng)； 所述控制系統(tǒng)包括了交互操作設(shè)備、計(jì)算機(jī)PLC主站、電氣控制柜和液壓閥組，所述交互操作設(shè)備與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接，所述計(jì)算機(jī)PLC主站通過(guò)所述電氣控制柜控制所述液壓泵站連接，所述液壓泵站通過(guò)所述液壓閥組與所述油缸連接。
2.如權(quán)利要求1所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)PLC從站、用以檢測(cè)所述油缸的伸縮行程和伸縮速度的行程傳感器、用以檢測(cè)地面沉降情況的沉降檢測(cè)系統(tǒng)和設(shè)于所述液壓閥組中用以檢測(cè)液壓壓力的壓力傳感器，所述行程傳感器和壓力傳感器均通過(guò)所述計(jì)算機(jī)PLC從站與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接，所述沉降檢測(cè)系統(tǒng)與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接。
3.如權(quán)利要求1所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)，其特征在于:所述交互操作設(shè)備包括觸摸屏與操作臺(tái)，所述觸摸屏與操作臺(tái)均與所述計(jì)算機(jī)PLC主站連接。
4.如權(quán)利要求1所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)，其特征在于:所述交互操作設(shè)備、計(jì)算機(jī)PLC主站、電氣控制柜和液壓泵站均設(shè)于盾構(gòu)機(jī)的臺(tái)車上。
5.一種矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:采用了如權(quán)利要求1所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)，還提供了用以檢測(cè)所述油缸的伸縮行程和伸縮速度的行程傳感器； 所述計(jì)算機(jī)PLC主站根據(jù)操作人員在交互操作設(shè)備上的輸入的信息以及所述行程傳感器實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)輸出控制指令`，進(jìn)而通過(guò)所述電氣控制柜驅(qū)動(dòng)所述液壓泵站工作，所述液壓泵站通過(guò)所述液壓閥組驅(qū)動(dòng)所述油缸伸縮。
6.如權(quán)利要求5所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:操作人員先通過(guò)所述交互操作設(shè)備輸入選擇所述防背土板的數(shù)量、所述油缸伸或縮的動(dòng)作方向以及所述油缸伸或縮的目標(biāo)行程，然后，操作人員通過(guò)所述交互操作設(shè)備實(shí)施操作，控制所述油缸的伸縮動(dòng)作，并根據(jù)所述行程傳感器反饋的行程數(shù)據(jù)對(duì)油缸行程的偏差進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)行程。
7.如權(quán)利要求5所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:還提供了設(shè)于所述液壓閥組中用以檢測(cè)液壓壓力的壓力傳感器； 操作人員先通過(guò)所述交互操作設(shè)備輸入選擇所述防背土板的數(shù)量、所述油缸伸或縮的動(dòng)作方向、所述油缸伸或縮的目標(biāo)行程以及液壓的壓力控制范圍，然后通過(guò)所述計(jì)算機(jī)PLC主站自動(dòng)控制所述油缸實(shí)現(xiàn)伸或縮的動(dòng)作； 在自動(dòng)控制所述油缸伸或縮的過(guò)程中，所述行程傳感器實(shí)時(shí)地將行程數(shù)據(jù)反饋給所述計(jì)算機(jī)PLC主站，所述壓力傳感器實(shí)時(shí)地將液壓壓力數(shù)據(jù)反饋給所述計(jì)算機(jī)PLC主站，所述計(jì)算機(jī)PLC主站根據(jù)收到的數(shù)據(jù)生成控制指令，從而自動(dòng)控制所述油缸的伸或縮動(dòng)作，一方面使得液壓壓力處于預(yù)設(shè)的液壓的壓力控制范圍內(nèi)，另一方面，對(duì)油缸行程的偏差進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)行程。
8.如權(quán)利要求5至7任意之一所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)PLC主站根據(jù)每個(gè)所述行程傳感器傳輸而來(lái)的行程數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)生成控制指令，從而使得各油缸的行程與速度保持同步。
9.如權(quán)利要求5至7任意之一所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述操作人員通過(guò)交互操作設(shè)備上的操作選擇一次目標(biāo)行程，所述計(jì)算機(jī)PLC主站在完成一次預(yù)設(shè)目標(biāo)行程的伸或縮后自動(dòng)停止伸縮動(dòng)作。
10.如權(quán)利要求5至7任意之一所述的矩形盾構(gòu)機(jī)防背土系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述操作人員通過(guò)交互操作設(shè)備上的操作選擇目標(biāo)行程和伸縮循環(huán)次數(shù)n，所述計(jì)算機(jī)PLC主站在完成η次目標(biāo)行程的伸縮`循環(huán)后，自動(dòng)停止伸縮動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】E21D9/06GK103821527SQ201410090198
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】沈培堅(jiān) 申請(qǐng)人:上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司