专利名称：基于plc控制的高速公路吹气式筒路障系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种路障系统，具体涉及一种基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统及控制方法。
背景技术：
为了保持高速公路的快速、畅通，尽快、及时地修复路面，通常需要在出故障的路段设置路障。但是传统的人工摆放路障的方法会消耗大量的人力物力和财力，在环境恶劣的情况下例如刮风下雨的时候不能很及时的设置路障，会影响路面抢修工程的进度。随着科技的进步，已经有了机器摆放路障，但这个方法仍然是效率低，稳定性较差，同时耗费很多资源。
发明内容
本发明提供一种基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统及其控制方法，提高路障的布置效率稳定性。为实现上述目的，本发明提供一种基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，其特点是，该路障系统包含主站层、与主站层通讯连接的从站层、与从站层电路连接的路障控制层，以及路障筒套；
上述路障控制层包含:
设置在公路路面下的气道系统，该气道系统设有连通至公路路面的气孔，气道系统通过气孔与外接连通；
设置在上述气道系统中的风机，其通讯连接上述从站层，用于控制气道系统内空气正向或反向流动；
设置在上述气道系统中的气阀，其通讯连接上述从站层，用于控制气道系统内气路流通或关闭；
上述的路障筒套固定在所述气孔处；通常路障筒套收藏在其对应的其气孔中；需设置路障时，风机通过气道系统对路障筒套鼓风，使路障筒套吹起树立在路面上；收回路障时，风机通过气道系统对路障筒套吸风，将路障筒套收回至气孔中。上述的气孔与路面交汇处设有若干层金属环；上述路障筒套底部设有固定端头，该固定端头套设在若干层金属环中，将路障筒套固定在各对应的气孔中。上述气道系统中水平设置的气道都分为若干段小气道，每段小气道都设置为V字形，并在V字形底端开设排水口。上述的路障筒套采用软质、易于收缩的材料制成。上述的主站层包含控制室主计算机，以及电路连接该控制室主计算机的主站可编程逻辑控制器，该主站可编程逻辑控制器通过总线连接从站层。上述的从站层包含若干个从站，每个从站包含有从站可编程逻辑控制器，该从站可编程逻辑控制器通过总线连接至主站层，并电路连接并控制一组上述气阀和风机。
上述的气阀包含设置在气道系统的管路中的铁片，间隔设在该铁片一侧的电磁铁，以及连接铁片的弹性机构；弹性机构与电磁铁相对设置；
上述电磁铁电路连接从站层，当电磁铁通电时吸引铁片朝向电磁铁移动，电磁铁断电时弹性机构即拉回铁片远离电磁铁移动，从而实现对气道系统内气路流通或关闭。一种如上述基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统的单段路障控制方法，其特点是，该方法包含以下步骤:
步骤1、主站层判断是需要设置路障还是收回路障，若是设置路障，则通过从站层控制风机使气道系统向外鼓风，跳转到步骤2 ;若是收回路障，则通过从站层控制风机使气道系统吸风，跳转到步骤2 ;
步骤2、主站层判断设置路障部分在公路的哪个路段，并根据判断结果通过从站层控制该路段的电磁铁通电，将气门口的铁片吸开，使该路段气道系统通风；
步骤3、主站层判断设置路障部分是靠近路段的中间还是边缘，根据判断结果通过从站层控制相应路段的气阀控制鼓风或吸风，实现其所在路段上路障套筒吹起或吸附。本发明基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统和现有技术中路障布置技术相比，其优点在于，本发明采用PLC控制气路，控制路障的固定与移除，便于操作，提高路障的布置效率稳定性，大大提高工作效率，节约资源；
本发明气道系统中设有排水口，解决路面和气道系统中的积水问题。
图1为本发明基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统的系统 图2为本发明基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统的气道系统的俯视 图3为图2中所示气道系统的侧视 图4为本发明基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统的路障筒套的示意 图5为本发明基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统的气阀的侧视 图6为本发明基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统的气阀的俯视 图7为公路上路障及预设气孔的部分布置示意 图8为公路上路障及预设气孔的布置示意图。
具体实施例方式以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。如图1所示，本发明公开一种基于可编程逻辑控制器(PLC)控制的高速公路吹气式筒路障系统，该路障系统包含主站层1、与主站层通讯连接的从站层2、与从站层2电路连接的路障控制层3。主站层I包含控制室主计算机11，以及电路连接该控制室主计算机11的主站可编程逻辑控制器12，该主站可编程逻辑控制器12通过总线连接从站层2。从站层2包含若干个从站21，每个从站21包含有从站可编程逻辑控制器，该从站可编程逻辑控制器通过总线连接至主站层1，并且电路连接并控制路障控制层3下的一组气阀31和风机32。本实施例中，本系统通过主站层I的控制室主计算机11来控制主站可编程逻辑控制器12和从站可编程逻辑控制器，主站层I是用来监控与管理整个路障PROFIBUS-DP网络的情况，主站层I的每一个总控制室里的控制室主计算机11控制十段路，十段路共设置十个从站21，每个从站的PLC用来控制每段道路路障的设置。路障控制层3包含:气道系统33、风机32和气阀31。如图2并结合图3和图4所示，气道系统33设置在公路路面下，该气道系统33设有连通至公路路面的气孔331，气道系统33通过该气孔331与外界连通。气道系统33在路面下形成气路网络体系。气道系统33中水平设置的气道都分为若干段小气道，每段小气道都设置为V字形，并在V字形底端开设排水口 332。V字形便于积存在气道系统33中的水流向V字形底端，通过排水口 332排水，保证气道系统33中不会由于积水而造成气路堵塞。风机32和气阀31设置在气道系统33中，风机32和气阀31分成若干组分别布置在气道系统33中。每组风机32和气阀31分别通讯连接其所在地区的从站21，风机32由从站21控制，用于控制气道系统33内空气正向或反向流动，从而控制气孔331处鼓气或吸气，风机32正反转部分采用的是软硬件双重互锁，防止在风机32正反转切换的过程中出现短路而烧坏风机。气阀31用于控制气道系统33内气路流通或关闭。如图5和图6所示，气阀31包含设置在气道系统33管路中气门口的铁片312，间隔设在该铁片312 —侧的电磁铁311，以及连接铁片312的弹性机构313，本实施例中弹性机构313与电磁铁311相对设置。本实施例中弹性机构313采用弹簧。电磁铁311电路连接从站层2中负责该电磁铁311所在地的从站21。当从站21控制气道开通时，从站21使电磁铁311通电，电磁铁311即吸引铁片312朝向电磁铁311移动，从而实现对气道系统内气路流通。当从站21控制气道关闭时，从站21使电磁铁311断电，电磁铁311在不通电的情况下磁性较弱，不足以吸上铁片312，铁片312就会由于弹性机构313的拉力把它远离电磁铁311移动，重新拉回原来的地方堵住气道。如图4所示，本发明基于可编程逻辑控制器(PLC)控制的高速公路吹气式筒路障系统包含有锥形的路障筒套4，各个路障筒套4固定在路面上设置的气孔331中。路障筒套4采用软质、易于收缩的材料制成。通常路障筒套4设置在该路段各个相应位置的气孔331处，并收藏在其所固定的气孔331中。当需要在某一路段设置路障时，主站层I向从站层2中对应该路段的从站21发送指令，该从站21控制其下风机32启动、气阀31打开，通过气孔331对路障套筒4鼓风，从而将路障套筒4吹起并树立在路面对应位置上。当不需要路障筒套4时，主站层I向从站层2中对应该路段的从站21发送指令，该从站21控制其下气阀31打开，风机32反向旋转，通过气孔331对路障套筒4吸风，从而使路障套筒4从路面上收回至气孔331中。路障筒套4底部设有固定端头41。同时，在气孔331与路面交汇处设有两层铁环
5。在布置路障筒套4时，固定端头41用于套设在两层铁环5中，从而将路障筒套4固定在气孔331中。由于在日常工作中路段整修的不确定性，所以本发明中设计每个弧形段路障设置都是独立控制的。如图7所示，待整修路段的路障设置一般都是弧形的。要想实现单段路障的独立控制，必须将每一段路障的气阀31独立设置在每个弧形段的气道入口的气孔331处，如果对应弧形段的气阀打开，则该弧形段的路障筒套4被吹起，反之如果气阀31关闭，那该弧形段的路障筒套4不会被吹起。如图8所示，为高速公路上路障的整体布局图，该实施例为6车道，中间为绿化带。将公路可分为若干段，每一段可以将气孔331预置为X型。图中显示公路上相邻两段A段和B段。本发明基于可编程逻辑控制器(PLC)控制的高速公路吹气式筒路障系统的单段路障控制方法包含以下步骤:
步骤1、主站层I判断是需要设置路障还是收回路障，若是设置路障，则通过从站层2控制风机32正传，使气道系统33向外鼓风，跳转到步骤2 ;若是收回路障，则通过从站层2控制风机32反传，使气道系统33吸风，跳转到步骤2。步骤2、主站层I判断设置路障部分在公路的哪个路段，以图7为例，判断设置路障的部分是A段还是B段，若是A段，则通过从站层2控制A段的电磁铁311通电，磁力增强，将气门口的卡口铁片312吸开，该A路段气道系统33通风，跳转到步骤3 ;若是B段，则通过从站层2控制B段的电磁铁311通电，磁力增强，将气门口的卡口铁片312吸开，该B路段气道系统33通风，跳转到步骤3。步骤3、主站层I判断设置路障部分是靠近路段的中间还是边缘，以图7为例，每条路段分别由一个气阀控制，判断是靠近绿化带段的路设置/收回路障还是靠路边的两个车道需要设置/收回路障，主站层I即根据判断结果通过从站层2控制相应路段的气阀控制鼓风或吸风，实现其所在路段上路障套筒4吹起或收回。多路段路障设置可依照上述单段路障控制方法以此类推。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，其特征在于，该路障系统包含主站层、与所述主站层通讯连接的从站层、与所述从站层电路连接的路障控制层，以及路障筒套； 所述路障控制层包含: 设置在公路路面下的气道系统，该气道系统设有连通至公路路面的气孔，气道系统通过所述气孔与外界连通； 设置在所述气道系统中的风机，其通讯连接所述从站层，用于控制气道系统内空气正向或反向流动； 设置在所述气道系统中的气阀，其通讯连接所述从站层，用于控制气道系统内气路流通或关闭； 所述的路障筒套固定在所述气孔处；通常所述路障筒套收藏在其对应的其气孔中；需设置路障时，所述风机通过气道系统对路障筒套鼓风，使路障筒套吹起树立在路面上；收回路障时，所述风机通过气道系统对路障筒套吸风，将路障筒套收回至气孔中。
2.如权利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，其特征在于，所述的气孔与路面交汇处设有若干层金属环；所述路障筒套底部设有固定端头，该固定端头套设在若干层所述金属环中，将路障筒套固定在各对应的气孔中。
3.如权利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，其特征在于，所述气道系统中水平设置的气道都分为若干段小气道，每段小气道都设置为V字形，并在V字形底端开设排水口。
4.如权利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，其特征在于，所述的路障筒套采用软质、易于收缩的材料制成。
5.如权利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，其特征在于，所述的主站层包含控制室主计算机，以及电路连接该控制室主计算机的主站可编程逻辑控制器，该主站可编程逻辑控制器通过总线连接从站层。
6.如权利要求1或5所述的基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，其特征在于，所述的从站层包含若干个从站，每个从站包含有从站可编程逻辑控制器，该从站可编程逻辑控制器通过总线连接至主站层，并电路连接并控制一组所述气阀和风机。
7.如权利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，其特征在于，所述的气阀包含设置在气道系统的管路中的铁片，间隔设在该铁片一侧的电磁铁，以及连接所述铁片的弹性机构；所述弹性机构与电磁铁相对设置； 所述电磁铁电路连接从站层，当电磁铁通电时吸引铁片朝向电磁铁移动，电磁铁断电时弹性机构即拉回铁片远离电磁铁移动，从而实现对气道系统内气路流通或关闭。
8.—种如权利要求1至7中任意一项权利要求所述的基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统的单段路障控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤: 步骤1、主站层判断是需要设置路障还是收回路障，若是设置路障，则通过从站层控制风机使气道系统向外鼓风，跳转到步骤2 ;若是收回路障，则通过从站层控制风机使气道系统吸风，跳转到步骤2 ; 步骤2、主站层判断设 置路障部分在公路的哪个路段，并根据判断结果通过从站层控制该路段的电磁铁通电，将气门口的铁片吸开，使该路段气道系统通风；步骤3、主站层判断设置路障部分是靠近路段的中间还是边缘，根据判断结果通过从站层控制相应路段的气阀控制 鼓风或吸风，实现其所在路段上路障套筒吹起或吸附。
全文摘要
本发明公开一种基于PLC控制的高速公路吹气式筒路障系统，包含主站层、与主站层连接的从站层、与从站层电路连接的路障控制层，以及路障筒套；路障控制层包含设置在公路路面下的气道系统，该气道系统设有连通至公路路面的气孔；设置在气道系统中的风机，用于控制气道系统内空气正向或反向流动；设置在气道系统中的气阀，用于控制气道系统内气路流通或关闭；路障筒套布置在路面上的气孔处；风机通过气道系统对路障筒套鼓风，使路障筒套吹起、树立在路面上；风机通过气道系统对路障筒套吸风，实现移除和收回路障筒套至气孔中。本发明采用PLC控制气路，控制路障的固定与移除，便于操作，提高路障的布置效率稳定性，提高工作效率，节约资源。
文档编号E01F13/04GK103114536SQ20131008667
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者朱海林, 袁敏, 李跃武, 王漫, 王席, 靳书云 申请人:上海海事大学