专利名称：采用计算机控制的顶管机及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种采用计算机控制的顶管机及其控制方法，应用于市政管线施工技术领域。
背景技术：
目前在市政管线施工中，经常需要在地层里挖槽铺设管线及对管线进行修复，顶管机就是适用于非开挖铺设新管线的一种机械，目前，在管线施工中常用的顶管机主要为控制操作台式顶管机，如专利号为02260962.8公开的一种顶管装置，主要由控制操作台、动力装置、推进装置、顶管机头组成，工作时，先将推进装置放入工作井，将顶管机头顶入土层，塑管或水泥管套在推进装置的中心轴位置上，通过动力装置驱动推进装置以将塑管或水泥管一节一节推进。此类顶管机在推进及铺设管线的效率方面较之原有管线施工设备有较大提高，但存在如下缺点1、由于采用电器控制台式控制，各种按钮、显示仪表、辅助继电器等电器设备都安装在控制台中，这样在操作过程中，容易因机械磨损、触点烧坏、接触不良等原因使故障率较高；2、操作台式顶管机多采用30芯、38芯控制线，一般为50或100米一卷，接头多，重量大，更换接头和换线时间长；3、控制台的工作电压为110V或220V，存在一定的安全隐患；4、由于各种仪表设置在操作台上，机头光耙图像用电视机监控，顶进过程的参数依靠手工纪录，且顶进中的图像无法存储，这样就不能及时了解顶管的走向趋势，无法对现场操作人员的操作失误进行判断和指导，从而可能造成施工失败。
发明内容
针对上述提出的问题，本发明的目的在于提供一种操作安全方便、能准确控制并指导顶管施工操作的采用计算机控制的顶管机。
本发明是采用如下技术方案来实现上述目的的一种采用计算机控制的顶管机，包括控制装置、动力装置、推进装置、顶管机头，其特征在于所述控制装置主要由监控用计算机、操作用计算机、上位机、下位机组成，监控用计算机与操作用计算机通过互联网联接，操作用计算机与上位机通过信号电缆连接、上位机和下位机之间通过通讯线联接，由上位机根据计算机指令控制动力装置及推进装置，下位机根据计算机指令控制顶管机头的动作。
所述上位机设于动力装置内，包括可编程控制器、通信模块、模拟量输入模块，通信模块通过通讯线与下位机连接，可编程控制器控制动力装置的动作，模拟量输入模块与设于动力装置上的传感器连接；所述下位机包括可编程控制器、通信模块、模拟量输入模块，由通信模块接收由上位机通讯模块传输的计算机指令，由可编程控制器控制顶管机头的动作，模拟量输入模块与设与顶管机内的传感器连接；在推进装置内设有传感器，传感器与上位机的模拟量输入模块通过信号线联接；所述通讯线为2芯双绞屏蔽线。
本发明的更进一步目的是提供一种采用计算机控制顶管机的控制方法，包括
(1)、顶管机工作过程的控制由操作计算机发出操作指令到位于动力装置内的上位机，上位机的可编程控制器根据计算机操作指令完成对动力装置及推进装置的动作控制，上位机的通讯模块通过通讯线将计算机的指令传输到下位机，由下位机的可编程控制器完成计算机发出的指令动作来实现对顶管机的操作；(2)、顶管机工作参数的反馈及处理操作时所需的参数，设在动力装置、推进装置的传感器，将信号传到上位机的模拟量输入模块，由模拟量输入模块转换可编程控制器认识的信号，可编程控制器将此信号存在其内部的寄存器内，由计算机来提取处理并在屏幕上显示；设于顶管机内部的传感器，将信号传到下位机的模拟量输入模块，由模拟量输入模块转换可编程控制器认识的信号，可编程控制器将此信号存在其内部的寄存器内，由计算机来提取处理并在屏幕上显示。
(3)、远程监控监控用计算机通过互联网对操作用计算机来实施监控和操作，并对操作设备的操作工作进行指导。
本发明的有益效果为1、采用计算机远程控制顶管机施工操作，减少了因机械磨损、及接触不良等问题带来的故障；2、数据传输采用2芯双绞屏蔽线，可做成200米1卷，接头少，重量轻，更换接头容易；3、采用低压通讯，工作电压为5V，不会对操作人员构成安全威胁；4、顶管机的所有数据及操作图像均在计算机上显示，并可对数据及图象进行存储、分析等处理，并通过互联网连接，对现场操作人员的施工实行操作监控、错误判断、远程指导，随时了解各项顶管施工的进度及质量，大大提高了施工的质量和效率。
以下通过附图和实施例对本发明作进一步说明，但以下说明并不是对本发明范围的限定。
图1为本发明的控制原理图；图2为本发明所述动力装置的结构原理图；图3为本发明所述推进装置及顶管机的结构原理图；图4为本发明的工作流程图。
具体实施例方式
参照图1、图2、图3所示，本发明包括控制装置、动力装置5、推进装置6、顶管机头7，控制装置主要由监控用计算机1、操作用计算机2、上位机3、下位机4组成，监控用计算机1与操作用计算机2通过互联网联接，操作用计算机2与上位机3通过信号电缆8连接、上位机3和下位机4之间通过通讯线9联接，由上位机3根据计算机指令控制动力装置5及推进装置6，下位机4根据计算机指令控制顶管机头7的动作，上位机3设于动力装置5内，包括可编程控制器11、通信模块10、模拟量输入模块12，通信模块10通过通讯线9与下位机4连接，可编程控制器11控制动力装置5及推进装置6的动作，模拟量输入模块12与设于动力装置5上的传感器16连接；下位机4包括可编程控制器14、通信模块13、模拟量输入模块15，由通信模块13接收由上位机3的通讯模块10传输的计算机指令，由可编程控制器14控制顶管机头7的动作，模拟量输入模块15与设于顶管机头7内的传感器18连接；在推进装置6内设有传感器17，传感器17与上位机3的模拟量输入模块12通过信号线联接；在本实施例中，通讯线采用2芯双绞屏蔽线。
参照图1、图4所示，本发明的工作原理如下(1)、顶管机工作过程的控制由操作计算机2发出操作指令到位于动力装置5内的上位机3，上位机3的可编程控制器11根据计算机操作指令完成对动力装置5及推进装置6的动作控制，上位机3的通讯模块10通过通讯线9将计算机的指令传输到下位机4，由下位机4的可编程控制器14完成计算机发出的指令动作来实现对顶管机头7的操作；(2)、顶管机工作参数的反馈及处理操作时所需的参数，设在动力装置5、推进装置6的传感器16与传感器17，将信号传到上位机3的模拟量输入模块12，由模拟量输入模块12转换成可编程控制器11认识的信号，可编程控制器11将此信号存在其内部的寄存器内，由操作用计算机2来提取处理并在屏幕上显示；设于顶管机头7内部的传感器17，将信号传到下位机4的模拟量输入模块15，由模拟量输入模块15转换可编程控制器14认识的信号，可编程控制器14将此信号存在其内部的寄存器内，经上位机3的通讯模块10后由操作用计算机2来提取处理并在屏幕上显示。
(3)、远程监控监控用计算机1通过互联网对操作用计算机2来实施监控和操作，并对操作设备的操作工作进行指导。
本发明的有益效果为1、采用计算机远程控制顶管机施工操作，减少了因机械磨损、及接触不良等问题带来的故障；2、数据传输采用2芯双绞屏蔽线，可做成200米1卷，接头少，重量轻，更换接头容易；3、采用低压通讯，工作电压为5V，不会对操作人员构成安全威胁；4、顶管机的所有数据及操作图像均在计算机上显示，并可对数据及图象进行存储、分析等处理，并通过互联网连接，对现场操作人员的施工实行操作监控、错误判断、远程指导，随时了解各项顶管施工的进度及质量，大大提高了施工的质量和效率。
权利要求
1.一种采用计算机控制的顶管机，包括控制装置、动力装置(5)、推进装置(6)、顶管机头(7)，其特征在于所述控制装置主要由操作用计算机(2)、上位机(3)、下位机(4)组成，由上位机(3)根据操作用计算机(2)指令控制动力装置(5)及推进装置(6)动作，下位机(4)根据操作用计算机(2)指令控制顶管机头(7)的动作。
2.根据权利要求1所述的一种采用计算机控制的顶管机，其特征在于所述控制装置还包括监控用计算机(1)，监控用计算机(1)与操作用计算机(2)通过互联网联接。
3.根据权利要求1或2所述的一种采用计算机控制的顶管机，其特征在于所述上位机(3)设于动力装置(5)内，包括可编程控制器(11)、通信模块(10)、模拟量输入模块(12)，通信模块(10)通过通讯线(9)与下位机(4)连接，可编程控制器(11)控制动力装置(5)的动作，模拟量输入模块(12)与设于动力装置(5)上的传感器(16)连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种采用计算机控制的顶管机，其特征在于所述下位机(4)包括可编程控制器(14)、通信模块(13)、模拟量输入模块(15)，由通信模块(13)接收由上位机(3)通讯模块(10)传输的计算机指令，由可编程控制器(14)控制顶管机头(7)的动作，模拟量输入模块(15)与设与顶管机头(7)内的传感器(18)连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种采用计算机控制的顶管机，其特征在于在推进装置(6)内设有传感器(17)，传感器(17)与上位机(3)的模拟量输入模块(12)通过信号线联接。
6.根据权利要求1或2所述的一种采用计算机控制的顶管机，其特征在于所述通讯线(9)为2芯双绞屏蔽线。
7.一种采用计算机控制顶管机的控制方法，包括①、顶管机工作过程的控制由操作计算机(2)发出操作指令到位于动力装置(5)内的上位机(3)，上位机(3)的可编程控制器(11)根据操作计算机(2)的指令完成对动力装置(5)及推进装置(6)的动作控制，上位机(3)的通讯模块(10)通过通讯线(9)将操作计算机(2)的指令传输到下位机(4)，由下位机(4)的可编程控制器(14)来实现对顶管机头(7)的操作；②、顶管机工作参数的反馈及处理顶管机操作时的工作参数，分别由设在动力装置(5)、推进装置(6)的传感器(16)、传感器(17)，将信号传到上位机(3)，再由操作计算机(2)来提取、处理并在屏幕上显示；设于顶管机头(7)内部的传感器(18)，将信号传到下位机(4)后，再经上位机(3)由操作计算机(2)来提取、处理并在屏幕上显示。③、远程监控监控用计算机(1)通过互联网对操作计算机(2)来实施监控和操作，并对操作设备的操作工作进行指导。
全文摘要
本发明公开了一种采用计算机控制的顶管机及其控制方法，包括控制装置、动力装置、推进装置、顶管机头，控制装置主要由监控用计算机、操作用计算机、上位机、下位机组成，监控用计算机与操作用计算机通过互联网联接，操作用计算机与上位机通过信号电缆连接、上位机和下位机之间通过通讯线联接，由上位机根据计算机指令控制动力装置及推进装置，下位机根据计算机指令控制顶管机头的动作，采用本发明可减少因机械磨损、及接触不良等问题带来的故障，且可对操作过程中的数据及图象进行存储、分析等处理，并通过互联网连接，对现场操作人员的施工实行操作监控、错误判断、远程指导，随时了解顶管施工的进度及质量，提高了施工的质量和效率。
文档编号G05B15/02GK1869490SQ20061005200
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月16日 优先权日2006年6月16日
发明者王广洲 申请人:王广洲