一种预应力张拉系统的制作方法
【专利摘要】一种预应力张拉系统，包括主控制器以及通过无线数传模块分别与主控制器无线连接的第一从控制器和第二从控制器，第一从控制器和第二从控制器均依次经过变频器、变频电机、液压泵连接千斤顶，两个千斤顶分别连接用于采集进油口压力的压力传感器以及用于采集活塞位移量的位移传感器；压力传感器和位移传感器将采集信号传输至从控制器，经过从控制器发送至主控制器；主控制器通过GPRS无线网络模块与远程监控中心数据传输，远程监控中心具有中心服务器以及终端，终端通过Internet网络与中心服务器连接。本发明主控制器比较两个千斤顶采集数据并发送指令控制变频电机使两个千斤顶实现张拉同步，自动化程度高。
【专利说明】
一种预应力张拉系统
技术领域
[0001]本发明属于自动化控制与通讯领域，具体涉及一种预应力张拉系统。
【背景技术】
[0002]随着我国的桥梁建设进入飞速发展时期，桥梁的设计水平和施工工艺也不断提升，桥梁施工正朝着复杂大跨度的方向发展，预应力混凝土桥梁发展迅速，预应力混凝土技术在公路、铁路、桥梁等工程中也得到了普遍应用。预应力梁的生产是桥梁建设中的关键环节，预应力张拉技术作为一种被广泛使用的技术，在预应力梁的生产过程中起到至关重要的作用。
[0003]在传统的张拉过程中，油栗的压力大小是操作工通过读取压力表上的数据来获取的，同时操作工用钢尺测量千斤顶的伸长量来确保维持在一定范围内的张拉长度。这个传统的张拉过程存在设备精度不够、张拉控制精度不高、同步性差等诸多缺陷，同时对操作员在测量的精度、对时间的准确把握以及对张拉设备的操作熟练程度等方面都有着要求，张拉过程的各个运行环节都需要人工对其进行控制。
[0004]这种以人工操作为主的传统张拉技术存在着大量的弊端:张拉设备的精确度远不能达到桥梁建设的要求，人工操作因素和环境因素严重影响着测量压力大小和张拉伸长度的过程，不能真正实现设备的同步控制，更加无法达到技术规范的高标准要求。因此，充分利用现代科学技术改进预应力张拉施工工艺，克服传统工艺中存在的缺陷，提高张拉工艺的技术水平，是迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种预应力张拉系统，能够自动精确控制预应力张拉施工以及两端同步张拉，实现对桥梁预应力张拉施工的实时监测和远程监控，从而有效提高预应力张拉施工的质量和可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:包括主控制器以及通过无线数传模块分别与主控制器无线连接的第一从控制器和第二从控制器，所述的第一从控制器和第二从控制器均依次经过变频器、变频电机、液压栗连接千斤顶，两个千斤顶分别连接用于采集进油口压力的压力传感器以及用于采集活塞位移量的位移传感器;所述的压力传感器和位移传感器将采集信号传输至从控制器，经过从控制器发送至主控制器;主控制器比较两个千斤顶采集数据并发送指令控制变频电机使两个千斤顶实现张拉同步;所述的主控制器通过GPRS无线网络模块与远程监控中心进行数据传输，远程监控中心具有用于存储张拉数据的中心服务器以及能够实时查询中心服务器中张拉数据的终端，终端通过Internet网络与中心服务器连接。
[0007]主控制器、第一从控制器和第二从控制器通过RS232接口分别与各自无线数传模块相连。
[0008]主控制器以及第一从控制器和第二从控制器均采用ARM嵌入式单片机作为核心模块。
[0009]所述的位移传感器均采用差动变压式位移传感器。
[0010]所述的压力传感器包括与第一千斤顶相连接的第一压力传感器以及与第二千斤顶相连接的第二压力传感器，位移传感器包括与第一千斤顶相连接的第一位移传感器以及与第二千斤顶相连接的第二位移传感器;第一压力传感器和第二压力传感器分别通过电缆与第一从控制器和第二从控制器连接。
[0011]所述的主控制器内嵌有用于计算两个变频器输出频率调整量的PID控制器。
[0012]所述的GPRS无线网络模块包括与主控制器相连的GPRS-DTU模块以及与中心服务器相连的GPRS无线网络通信模块，所述的GPRS-DTU模块与GPRS无线网络通信模块之间通过GPRS或CDMA网络无线连接。
[0013]所述的主控制器与GPRS-DTU模块通过RS232接口连接。
[0014]所述的终端包括远程监控电脑终端和手机终端，远程监控电脑终端和手机终端分别通过Internet网络与中心服务器连接。
[0015]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:压力传感器采用高精度高稳定性的电阻应变计并分别安装于两个千斤顶的进油口，位移传感器则分别固定在两个千斤顶上负责采集活塞的位移量，本发明通过将任一张拉设备压力传感器采集到的压力同另一张拉设备压力传感器采集到的压力做差，并将得到的偏差作为张拉设备的补偿信号，当两个张拉设备的同步性误差超过指定范围时，主控制器发送指令控制变频电机驱动至各自指定的位置，以实现自动精确控制两端同步张拉，使同步性误差降低至指定范围内。本发明的主控制器通过无线数传模块分别与第一从控制器和第二从控制器进行通信，主控制器将采集到的张拉力和钢绞线伸长值数据通过GPRS无线网络传输到远程监控中心，远程监控中心的中心服务器将张拉数据存储起来，各级管理人员能够通过Internet网络在终端登录服务器网站平台，查询预应力张拉施工信息，全面掌控整个张拉施工过程。本发明的自动化程度高，能够自动精确地控制预应力张拉施工以及两端的同步张拉，能够对预应力张拉施工过程的张拉力和钢绞线实际伸长量进行实时监控，解决张拉施工操作、质量安全控制等问题，提高掌握预应力施工现场情况的时效性和准确性，使预应力张拉施工的信息能够共享互通，有效地提升了预应力张拉施工的质量、工作效率和管理效能。同时本发明同步性能好，也适用于两台以上张拉设备的同步张拉施工，其中任一张拉设备受到干扰而发生变化时，另外的张拉设备的控制器也会收到波动信息，继而调整变频器的工作频率，实现同步张拉。
【附图说明】
[0016]图1本发明的整体结构框图；
[0017]图2本发明的控制原理框图；
[0018]附图中:1.主控制器;2.第一从控制器;3.第二从控制器;4.第一变频器;5.第二变频器;6.第一变频电机;7.第二变频电机;8.第一液压栗;9.第二液压栗；10.第一千斤顶；
11.第二千斤顶；12.第一压力传感器;13.第二压力传感器;14.第一位移传感器;15.第二位移传感器；16.GPRS-DTU模块；17.GPRS无线网络通信模块；18.中心服务器；19.远程监控电脑终端;20.手机终端。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0020]参见图1，本发明在结构上包括主控制器I以及通过无线数传模块分别与主控制器I无线连接的第一从控制器2和第二从控制器3，主控制器1、第一从控制器2和第二从控制器3通过RS232接口分别与各自的无线数传模块相连。第一从控制器2依次经第一变频器4、第一变频电机6以及第一液压栗8连接第一千斤顶10，第二从控制器3依次经过第二变频器5、第二变频电机7以及第二液压栗9连接第二千斤顶11，第一千斤顶10连接用于采集进油口压力的第一压力传感器12以及用于采集活塞位移量的第一位移传感器14，第二千斤顶11连接第二压力传感器13以及第二位移传感器15。第一压力传感器12和第二压力传感器13分别通过电缆与第一从控制器2和第二从控制器3连接，压力传感器和位移传感器将采集信号传输至从控制器，经从控制器发送至主控制器I;主控制器I比较两个千斤顶采集数据并发送指令控制变频电机使两个千斤顶张拉同步。
[0021]主控制器I以及第一从控制器2和第二从控制器3均采用ARM嵌入式单片机作为核心模块。压力传感器均采用高精度、高稳定性的电阻应变计，位移传感器均采用差动变压式位移传感器。主控制器I内嵌有用于计算两个变频器输出频率调整量的PID控制器。
[0022]主控制器I通过GPRS无线网络模块与远程监控中心进行数据传输，GPRS无线网络模块包括与主控制器I相连的GPRS-DTU模块16以及与中心服务器18相连的GPRS无线网络通信模块17，其中GPRS-DTU模块16与GPRS无线网络通信模块17之间通过GPRS或CDMA网络无线连接。远程监控中心具有用于存储张拉数据的中心服务器18以及能够实时查询中心服务器18中张拉数据的远程监控电脑终端19和手机终端20，中心服务器将张拉数据存储在SQLServer数据库中。远程监控电脑终端19和手机终端20分别通过Internet网络与中心服务器18连接。主控制器I与GPRS-DTU模块16通过RS232接口连接。各级管理人员通过Internet在远程监控电脑终端和手机终端用各自的用户名密码登录服务器网站平台，查询预应力张拉施工信息，实时掌控整个张拉施工过程。
[0023]参见图2，本发明的控制原理为:将任一张拉设备压力传感器采集的压力同另一张拉设备压力传感器采集的压力做差，将得到的偏差作为该张拉设备的补偿信号；当第一张拉设备和第二张拉设备的同步性误差超过指定范围时，第一张拉设备启动第一 PID控制器来计算第一变频器4需要调整的输出频率，第二张拉设备启动第二 PID控制器计算第二变频器5需要调整的输出频率，第一 PID控制器和第二 PID控制器完成计算后，分别控制第一变频电机6和第二变频电机7驱动至各自指定的转速位置，以实现自动精确控制两端同步张拉的目的，使同步性误差降低至指定范围内。
[0024]本发明的工作过程为:首先将设备安装调整到位，输入重要参数至主控制器I后，主控制器I通过无线数传模块向第一从控制器2和第二从控制器3发送控制指令，第一张拉设备和第二张拉设备同时启动，开始进行同步张拉施工，第一从控制器2通过控制第一变频器4的输出频率控制第一变频电机6的转速，继而控制第一液压栗8的输出流量来驱动第一千斤顶1的张拉施工，第二从控制器3通过控制第二变频器5的输出频率来控制第二变频电机7的转速，继而控制第二液压栗9的输出流量来驱动第二千斤顶11的张拉施工，第一张拉设备通过第一压力传感器12和第一位移传感器14采集的张拉力和钢绞线伸长值数据反馈给第一从控制器2，第二张拉设备通过第二压力传感器13和第二位移传感器15采集的张拉力和钢绞线伸长值数据反馈给第二从控制器3，第一从控制器2和第二从控制器3将张拉力和钢绞线伸长值数据通过无线数传模块实时传送给主控制器I，主控制器I对这些数据进行分析判断，然后通过无线数传模块发出指令给第一从控制器2和第二从控制器3分别对第一变频器4和第二变频器5的工作频率进行实时调整，继而对第一变频电机6和第二变频电机7的转速进行高精确度实时调控，实时精确控制张拉力与加载速度，在预应力张拉施工完成后，主控制器I立即将张拉力和钢绞线伸长值数据通过RS232接口传输至GPRS-DTU模块16，再通过GPRS无线网络传送至远程监控中心的中心服务器18，中心服务器18将数据存储在SQL Server数据库中，各级管理人员通过Internet在远程监控电脑终端19和手机终端20用各自的用户名密码登录服务器网站平台，能够查询预应力张拉施工信息。
【主权项】
1.一种预应力张拉系统，其特征在于:包括主控制器(I)以及通过无线数传模块分别与主控制器(I)无线连接的第一从控制器(2)和第二从控制器(3)，所述的第一从控制器(2)和第二从控制器(3)均依次经过变频器、变频电机、液压栗连接千斤顶，两个千斤顶分别连接用于采集进油口压力的压力传感器以及用于采集活塞位移量的位移传感器;所述的压力传感器和位移传感器将采集信号传输至从控制器，经过从控制器发送至主控制器(I);主控制器(I)比较两个千斤顶采集数据并发送指令控制变频电机使两个千斤顶实现张拉同步;所述的主控制器(I)通过GPRS无线网络模块与远程监控中心进行数据传输，远程监控中心具有用于存储张拉数据的中心服务器(18)以及能够实时查询中心服务器(18)中张拉数据的终端，终端通过Internet网络与中心服务器(18)连接。2.根据权利要求1所述的预应力张拉系统，其特征在于:所述的主控制器(I)以及第一从控制器(2)和第二从控制器(3)通过RS232接口分别与各自的无线数传模块相连。3.根据权利要求1所述的预应力张拉系统，其特征在于:所述的主控制器(I)以及第一从控制器(2)和第二从控制器(3)均采用ARM嵌入式单片机作为核心模块。4.根据权利要求1所述的预应力张拉系统，其特征在于:所述的位移传感器均采用差动变压式位移传感器。5.根据权利要求1所述的预应力张拉系统，其特征在于:所述的压力传感器包括与第一千斤顶(10)相连接的第一压力传感器(12)以及与第二千斤顶(11)相连接的第二压力传感器(13)，位移传感器包括与第一千斤顶(10)相连接的第一位移传感器(14)以及与第二千斤顶(11)相连接的第二位移传感器(15);第一压力传感器(12)和第二压力传感器(13)分别通过电缆与第一从控制器(2)和第二从控制器(3)连接。6.根据权利要求1所述的预应力张拉系统，其特征在于:所述的主控制器(I)内嵌有用于计算两个变频器输出频率调整量的PID控制器。7.根据权利要求1所述的预应力张拉系统，其特征在于:所述的GPRS无线网络模块包括与主控制器(I)相连的GPRS-DTU模块(16)以及与中心服务器(18)相连的GPRS无线网络通信模块(17)，所述的GPRS-DTU模块(16)与GPRS无线网络通信模块(17)之间通过GPRS或CDMA网络无线连接。8.根据权利要求7所述的预应力张拉系统，其特征在于:所述的主控制器(I)与GPRS-DTU模块(16)通过RS232接口连接。9.根据权利要求1所述的预应力张拉系统，其特征在于:所述的终端包括远程监控电脑终端(19)和手机终端(20)，远程监控电脑终端(19)和手机终端(20)分别通过Internet网络与中心服务器(18)连接。
【文档编号】E01D21/00GK105887683SQ201610222034
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】王海英, 邱喜华, 吕东源, 常肖, 阮祺, 梁鹏
【申请人】长安大学