專利名稱：提升斗控制系統(tǒng)以及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下擠密砂樁領(lǐng)域，尤其涉及水下擠密砂樁的砂料提升斗控制系統(tǒng)以及該提升斗控制系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
目前，我國近海條件較好的深水岸線已基本得到開發(fā)，為適應(yīng)港口吞吐能力發(fā)展的要求，離岸群島間的深水岸線和深水港建設(shè)正大量興起，地基基礎(chǔ)也更為復(fù)雜，如洋山港、馬跡山港、曹妃甸港等。伴隨著港口建設(shè)的深水、離岸以及外?；陌l(fā)展趨勢，人工島建設(shè)、深水筑提、高填土駁岸結(jié)構(gòu)越來越普遍。然而外海施工的特點(diǎn)是遠(yuǎn)離陸地、風(fēng)浪條件惡劣、有效作業(yè)時間極為有限，無論是施工難度還是工期都受到極大的制約，這些都給外海人造陸域的地基處理帶來了難度。根據(jù)發(fā)達(dá)國家在離岸深水港建設(shè)中的經(jīng)驗(yàn)，擠密砂樁在外海人工島建設(shè)中具有無可比擬的優(yōu)勢。擠密砂樁對地基的適應(yīng)性強(qiáng)，用于軟弱地基加固時，它同時具有置換作用、 擠密作用、加快固結(jié)作用，可以直接、快速、顯著地提高軟弱地基的承載力，對后繼工序的快速推進(jìn)十分有利。同時，由于水下擠密砂樁形成的高置換率復(fù)合地基具有較高的承載力，較低的壓縮性，使得它可與多種形式的上部結(jié)構(gòu)整合應(yīng)用(例如在砂樁復(fù)合地基上采用沉箱等重力式結(jié)構(gòu))，從而達(dá)到減少工程造價的目的。隨著我國外海筑港、筑島、筑提建設(shè)的發(fā)展，水下擠密砂樁的應(yīng)用前景將十分廣闊。水下擠密砂樁是一種地基加固新技術(shù)，它是在砂樁船上通過振動設(shè)備和管腔增壓裝置把砂強(qiáng)制壓入水下軟弱地基中，經(jīng)過振動拔管、回打、擠密擴(kuò)徑，形成擠密砂樁。通過擠密砂樁的置換、擠密、排水作用，可增加地基強(qiáng)度，加快地基固結(jié)，減少結(jié)構(gòu)物沉降，提高地基的抗液化能力。水下擠密砂樁的適用范圍廣泛，可應(yīng)用于對砂性土、粘性土、有機(jī)質(zhì)土等幾乎所有土質(zhì)的地基加固處理。與普通砂樁相比擠密砂樁樁體的密實(shí)性高，加固的置換率可達(dá)60 70%。水下擠密砂樁具有施工周期短、加固效果明顯，工序可控性好等特點(diǎn)，優(yōu)勢獨(dú)特，非常適用于外海人工島、防波提、護(hù)岸、碼頭等工程的地基基礎(chǔ)加固。在施工過程中，往往由于操作人員的誤操作，提升斗以高速直接座底，容易造成設(shè)備的損壞，甚至?xí)斐芍卮筘?zé)任事故。運(yùn)行過程中，還可能與其它設(shè)備產(chǎn)生摩擦或者碰撞， 提升斗上升不到位，提升斗下料不完全等情況，給施工造成了極大的不便。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了提升斗控制系統(tǒng)以及控制方法。提升斗控制系統(tǒng)，包括上位計(jì)算機(jī)、PLC、樁管編碼器、提升斗編碼器、提升斗開門控制器和上導(dǎo)門控制器，所述上位計(jì)算機(jī)與PLC相連，所述PLC連接樁管編碼器、提升斗編碼器、提升斗開門控制器、上導(dǎo)門控制器；所述提升斗編碼器檢測提升斗的高度，在提升斗到達(dá)樁管投料口位置時，PLC發(fā)出指令，上導(dǎo)門控制器控制上導(dǎo)門打開，提升斗開門控制器打開提升斗門進(jìn)行下料。
提升斗控制系統(tǒng)的控制方法，包括提升斗下行聯(lián)動和提升斗上行聯(lián)動，所述提升斗下行聯(lián)動，提升斗向下運(yùn)行時，PLC通過提升斗編碼器檢測出提升斗的高度，確定提升斗的實(shí)時位置，結(jié)合計(jì)量斗下減速位，限制提升斗的速度，當(dāng)提升斗距離底部受料位一定距離時，提升斗開始自動減速，使提升斗在接近受料位時速度已經(jīng)降低至足夠慢，而當(dāng)提升斗到達(dá)受料位時，系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)出停止指令，禁止提升斗下行。所述提升斗上行聯(lián)動，PLC通過樁管編碼器和提升斗編碼器對樁管位置與提升斗高度進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)提升斗在向上的過程中接近樁管投料口附近時，結(jié)合提升斗的高度， 限制提升斗速度，對提升斗進(jìn)行減速，樁管投料口位置在施工中是動態(tài)的，通過樁管編碼器與提升斗編碼器測值通過計(jì)算獲得，提升斗在上升到達(dá)上限位(保護(hù)性位置，防沖頂)時， 禁止提升斗上行。本發(fā)明的有益效果為避免了提升斗高速座底和向上沖頂?shù)奈ｋU(xiǎn)，防止了由于操作人員的誤操作而產(chǎn)生的設(shè)備損壞和責(zé)任事故，使施工快捷，有效，安全，提高了砂料輸送效率。


圖1為本發(fā)明的提升斗控制系統(tǒng)的設(shè)備框圖；圖2為本發(fā)明的提升斗下行邏輯圖；圖3為本發(fā)明的提升斗上行邏輯圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參照圖1所示，提升斗控制系統(tǒng)，包括上位計(jì)算機(jī)、PLC、樁管編碼器、提升斗編碼器、提升斗開門控制器和上導(dǎo)門控制器；所述上位計(jì)算機(jī)與PLC相連，所述PLC連接樁管編碼器、提升斗編碼器、提升斗開門控制器、上導(dǎo)門控制器；所述提升斗編碼器檢測提升斗的高度，在提升斗到達(dá)樁管投料口位置時，PLC發(fā)出指令，上導(dǎo)門控制器控制上導(dǎo)門打開，提升斗開門控制器打開提升斗門進(jìn)行下料。在操作臺上對樁管進(jìn)行直接控制，包括利用手柄控制樁管的上升、下降，并進(jìn)行無級調(diào)速，樁管在上升過程中是否到達(dá)上限位置顯示，樁管在下降過程中是否到達(dá)下限位置顯示，并發(fā)出聲光報(bào)警，樁管變頻器工作電流顯示，樁管變頻器工作頻率顯示。系統(tǒng)中對樁管與提升斗的實(shí)時位置進(jìn)行測量，并在提升斗向上的過程中不斷判斷提升斗距離，當(dāng)接近加料口時向操作人員發(fā)出提示，防止砂樁管加砂料口與提升斗門“開”時碰撞，或砂料加不進(jìn)砂樁管料口。在選擇自動的情況下，提升斗將在距離加料口一定的距離時開始減速，并跟據(jù)樁管加料口的實(shí)時位置停止。在操作臺上，操作人員可以對提升斗進(jìn)行以下操作利用手柄控制提升斗的上升、下降；對提升斗上升、下降進(jìn)行無級調(diào)速；提升斗變頻器工作電流及頻率；提升斗門打開、關(guān)閉控制，及門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)顯示；提升斗中是否有料顯示；提升斗在上升、下降過程中，受料位置或加料位置顯示。參照圖2和圖3所示，提升斗控制系統(tǒng)的控制方法，包括提升斗下行聯(lián)動、提升斗上行聯(lián)動、提升斗門的控制，所述提升斗下行聯(lián)動，操作人員可以方便地控制提升斗的運(yùn)行速度，但為防止提升斗萬一失誤的情況下，提升斗以高速直接座底，系統(tǒng)內(nèi)提升斗下行聯(lián)動邏輯中設(shè)置了減速與停止聯(lián)動。當(dāng)提升斗向下時，PLC通過提升斗編碼器檢測出提升斗的高度，確定提升斗的實(shí)時位置，結(jié)合計(jì)量斗下減速位，限制提升斗的速度，當(dāng)提升斗距離底部受料位一定距離時，提升斗開始自動減速，使提升斗在接近受料位時速度已經(jīng)降低至足夠慢，而當(dāng)提升斗到達(dá)受料位時，系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)出停止指令，禁止提升斗下行，此時由于提升斗的運(yùn)行速度已經(jīng)相當(dāng)緩慢，提升斗將幾乎立即停止在設(shè)定的停止位置上。從而避免高速座底的風(fēng)險(xiǎn)。所述提升斗上行聯(lián)動，提升斗向上的過程通常是在提升斗內(nèi)有料的情況下，操作人員向上提升至樁管的供料口附近，再打開提升斗門向樁管內(nèi)供料。為此，PLC通過樁管編碼器和提升斗編碼器對樁管位置與提升斗高度進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)提升斗在向上的過程中接近樁管投料口附近時，結(jié)合提升斗的高度，限制提升斗速度，對提升斗進(jìn)行減速，同時在操作臺上亮燈提示。此外，為防止提升斗向上沖頂，我們在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了上限位，提升斗在上升過程中如果到達(dá)上限位，則報(bào)警并禁止提升斗上行。提升斗門的控制包括提升斗門開、關(guān)與門位關(guān)到位與否的狀態(tài)顯示。在控制上也分為“手動”與“自動”兩種模式，兩種控制模式的具體實(shí)現(xiàn)是由操作臺上一個三位旋鈕加以實(shí)現(xiàn)，旋鈕的三個位置，分別對應(yīng)“手動”，“自動”與“關(guān)”。當(dāng)旋鈕被打至“關(guān)”位置時，系統(tǒng)無條件關(guān)閉提升斗門。當(dāng)旋鈕被打至“手動”位置時，系統(tǒng)無條件打開提升斗門。當(dāng)旋鈕被打至“自動”位置時，系統(tǒng)將根據(jù)目前提升斗是否處于供料位置，提升斗中目前是否有砂，投砂準(zhǔn)備是否備妥決定是否打開提升斗門；提升斗門開后，系統(tǒng)將進(jìn)行計(jì)時，在延時若干秒保證砂料完全轉(zhuǎn)移后將提升斗門關(guān)閉，同時將提升斗的狀態(tài)改為“無砂”。提升斗門的“開”、“閉”與提升斗“降”、“升”聯(lián)鎖，防止提升斗門碰撞。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.提升斗控制系統(tǒng)，包括上位計(jì)算機(jī)、PLC、樁管編碼器、提升斗編碼器、提升斗開門控制器和上導(dǎo)門控制器，其特征在于所述上位計(jì)算機(jī)與PLC相連，所述PLC連接樁管編碼器、 提升斗編碼器、提升斗開門控制器、上導(dǎo)門控制器；所述提升斗編碼器檢測提升斗的高度， 在提升斗到達(dá)樁管投料口位置時，PLC發(fā)出指令，上導(dǎo)門控制器控制上導(dǎo)門打開，提升斗開門控制器打開提升斗門進(jìn)行下料。
2.提升斗控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括提升斗下行聯(lián)動和提升斗上行聯(lián)動，所述提升斗下行聯(lián)動，提升斗向下運(yùn)行時，PLC通過提升斗編碼器檢測出提升斗的高度， 確定提升斗的實(shí)時位置，結(jié)合計(jì)量斗下減速位，限制提升斗的速度，當(dāng)提升斗距離底部受料位一定距離時，提升斗開始自動減速，使提升斗在接近受料位時速度已經(jīng)降低至足夠慢，而當(dāng)提升斗到達(dá)受料位時，系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)出停止指令，禁止提升斗下行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提升斗控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述提升斗上行聯(lián)動，PLC通過樁管編碼器和提升斗編碼器對樁管位置與提升斗高度進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)提升斗在向上的過程中接近樁管投料口附近時，結(jié)合提升斗的高度，限制提升斗速度，對提升斗進(jìn)行減速，提升斗在上升到達(dá)上限位時，禁止提升斗上行。
全文摘要
本發(fā)明公開了提升斗控制系統(tǒng)以及控制方法，涉及水下擠密砂樁領(lǐng)域，提升斗控制系統(tǒng)，包括上位計(jì)算機(jī)、PLC、樁管編碼器、提升斗編碼器、提升斗開門控制器和上導(dǎo)門控制器，所述上位計(jì)算機(jī)與PLC相連，所述PLC連接樁管編碼器、提升斗編碼器、提升斗開門控制器、上導(dǎo)門控制器。提升斗控制系統(tǒng)的控制方法，包括提升斗下行聯(lián)動和提升斗上行聯(lián)動，PLC通過樁管編碼器和提升斗編碼器對樁管位置與提升斗高度進(jìn)行計(jì)算，確定提升斗的實(shí)時位置，調(diào)節(jié)提升斗的速度。本發(fā)明避免了提升斗高速座底和向上沖頂?shù)奈ｋU(xiǎn)，防止了由于操作人員的誤操作而產(chǎn)生的設(shè)備損壞和責(zé)任事故，使施工快捷，有效，安全。
文檔編號B66C13/18GK102285592SQ20111008845
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者劉波, 劉璐, 熊文峰, 王崢, 袁列翔, 陸梅興 申請人:中交第三航務(wù)工程局有限公司