一种基于PLC控制的盾构机同步注浆搅拌站控制系统的制作方法

本项技术属于隧道工程施工技术领域。更具体地，本技术涉及一种基于plc控制的盾构机同步注浆搅拌站控制系统。

背景技术：

随着盾构施工市场的扩大，目前国内已有的盾构用搅拌站成套设备已开始把plc控制设备应用于搅拌站控制系统，但仍未实现搅拌站的自动控制，且搅拌设备布置及管路系统设计存在较多缺陷，施工中易出现搅拌罐或输送管路堵塞问题，造成盾构停工。现有盾构用水泥搅拌站普遍存在以下几方面问题：⑴自动化程度低：目前各施工单位使用的搅拌站均不具备自动控制功能，上料、称重、下料、搅拌等所有操作都由搅拌站操作人员手动完成；⑵不具备防误操作功能：搅拌站控制系统中的各按钮之间不具备互锁功能，当操作人员操作不熟练、责任心不强或者注意力不集中时，极易按错按钮，造成上料量不准确或下料顺序错误导致搅拌罐内水泥结块无法搅拌，造成材料浪费；⑶无故障报警功能：当控制系统出现故障，搅拌站无法运行时，维修人员不能马上判断出故障原因，需逐一排查，维修时间较长；⑷无远程控制功能：当地质情况多变时，需要频繁调整浆液配比，由于不具备远程控制功能，调整工作无法由盾构机操作手完成，只能电话通知搅拌站工作人员更改浆液配比；⑸无用料统计功能：控制系统不具备用料记录和统计功能，用料均由搅拌站操作人员手动记录，记录文件容易损坏或丢失，造成用料核算、工程成本分析不准确；⑹无智能控制功能：不能根据水文地质情况的变化，选择合适的浆液配比。

为解决现有盾构水泥搅拌站系统结构及控制系统中出现的问题，给出改进后的系统结构和控制系统组成，使盾构水泥搅拌站成为一套自动化电子配料、控制装置，它由工控机、操作台及基于plc的现场控制站三部分组成，能够按照给定的配方自动地控制各部分物料称量、投料、搅拌，实现从配料计量、搅拌、到出料生产全过程的自动化、智能化，以提高配料精度，提高产品质量，降低成本。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种自动化和智能化的注浆搅拌站及其控制系统，使其能够照给定的配方自动地控制各部分物料称量、投料、搅拌，以提高配料精度，提高产品质量，提高盾构机注浆搅拌的工作效率，并合理降低成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于plc控制的盾构机同步注浆搅拌站控制系统，包括操作控制系统、plc控制系统和执行系统，其特征在于所述操作控制系统包括操作模块、通讯模块和监控模块；所述执行系统包括运行模块和预警模块；所述操作模块设有远程操控平台和本地操控平台；所述监控模块与运行模块相连，用于监控搅拌过程中参数变化，所述参数包括浆料配比、浆料流量、放浆时间、搅拌时间、注浆管路冲洗时间；所述预警模块，与运行模块相连，当搅拌过程中的参数变化超过预设阈值时驱动预警模块启动。

进一步地，该搅拌站还设有环境监测系统和模型模块，所述环境监测系统用于采集盾构机运行环境的外界水文地质信息；所述模型模块中包含针对不同地层条件设置的浆液配比参数的标准化设置数据库：该数据库可由系统自发生成，也可以由人工进行设定；执行系统中还设有数据记录模块，用以记录运行模块中数据信息；

进一步地，所述环境监测系统与操作控制系统及盾构机控制系统相连，可驱动plc控制器读入模型模块的数据信息。

进一步地，所述数据记录模块记录环境监测系统、运行模块所采集的数据信息，搅拌、注浆工作结束后，将相关信息整合生成一组模型信息导入并存储在模型模块中。

本发明基于plc设计的盾构机同步注浆搅拌站控制系统可以及时了解材料使用情况，和搅拌站运行情况，监控系统通过通讯模块和plc进行数据传输。同时本系统提供双操作平台，通过远程通讯系统，盾构操作手与搅拌站操作人员可分别对浆液配比、搅拌时间进行同步控制，能够针对不同地层精确化调整浆液配比，使地层沉降控制更为有效，降低盾构施工对周边环境影响，实现从配料计量、搅拌、到出料生产全过程的自动化、智能化、精确化控制，大大提升工作效率和产品质量，具有显著经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的实施例1基于plc控制的盾构机同步注浆搅拌站系统示意图。

图2为本发明的实施例5基于plc控制的盾构机同步注浆搅拌站系统示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种基于plc控制的盾构机同步注浆搅拌站，包括操作控制系统、plc控制器和执行系统，其特征在于所述操作控制系统包括操作模块、通讯模块和监控模块；所述执行系统包括运行模块和预警模块；所述操作模块设有远程操控平台和本地操控平台：具体地，本地操控台满足搅拌站人员本地操控需要，搅拌站操作人员可以根据技术交底对浆液配比进行调整，并根据需求情况启动和停止搅拌作业；远程操控台满足盾构操作手远程控制需求，根据施工水文地质情况调整浆液配比，根据施工工艺流程调整浆液搅拌时间，远程操控台通过通讯模块和plc通讯。

所述监控模块与运行模块相连，用于监控搅拌过程中参数变化，所述参数包括浆料配比、浆料流量、放浆时间、搅拌时间、注浆管路冲洗时间；所述预警模块，与运行模块相连，当注浆搅拌过程中的参数变化超过预设阈值时驱动预警模块启动。

监控器满足管理人员管理需求，可以及时了解材料使用情况，和搅拌站运行情况，监控系统通过通讯模块和plc进行数据传输。

实施例2：

本实施例的基本原理与实施例1基本相同，其区别在于还包括环境监测系统和模型模块，所述环境监测系统与操作控制系统及盾构机控制系统相连，可驱动plc控制器读入模型模块的数据信息。

实施例3：

本实施例基本原理与实施例1相同，其区别在于还包括模型模块和设于运行系统的数据记录模块，该数据记录模块与模型模块相连，搅拌、注浆工作结束后，该数据记录模块所记录的各参数信息生成一组模型信息并导入模型模块。

实施例4：

本实施例基本原理与实施例1相同，其区别在于还包括环境监测系统和数据记录模块，该数据记录模块可即时记录环境监测系统所采集的数据信息和运行系统各环节的参数信息。

实施例5：

如图2所示，本实施例与实施例1的基本原理相同，其区别在于本实施例还包括环境监测系统，所述环境监测系统可采集盾构机运行环境的外界水文地质信息；执行系统中还设有数据记录模块，用以记录运行模块中数据信息；模型模块，所述模型模块中包含针对不同地层条件设置的浆液配比参数的标准化设置数据库：该数据库可由系统自发生成，也可以由人工进行设定。所述数据记录模块记录环境监测系统、运行模块所采集的数据信息，搅拌、注浆工作结束后，将相关信息整合生成一组模型信息导入并存储在模型模块中。所述环境监测系统与操作控制系统相连，可驱动plc控制器读入模型模块的数据信息。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。