专利名称：提升斗控制系统以及控制方法
技术领域：
本发明涉及水下挤密砂桩领域，尤其涉及水下挤密砂桩的砂料提升斗控制系统以及该提升斗控制系统的控制方法。
背景技术：
目前，我国近海条件较好的深水岸线已基本得到开发，为适应港口吞吐能力发展的要求，离岸群岛间的深水岸线和深水港建设正大量兴起，地基基础也更为复杂，如洋山港、马迹山港、曹妃甸港等。伴随着港口建设的深水、离岸以及外海化的发展趋势，人工岛建设、深水筑提、高填土驳岸结构越来越普遍。然而外海施工的特点是远离陆地、风浪条件恶劣、有效作业时间极为有限，无论是施工难度还是工期都受到极大的制约，这些都给外海人造陆域的地基处理带来了难度。根据发达国家在离岸深水港建设中的经验，挤密砂桩在外海人工岛建设中具有无可比拟的优势。挤密砂桩对地基的适应性强，用于软弱地基加固时，它同时具有置换作用、 挤密作用、加快固结作用，可以直接、快速、显著地提高软弱地基的承载力，对后继工序的快速推进十分有利。同时，由于水下挤密砂桩形成的高置换率复合地基具有较高的承载力，较低的压缩性，使得它可与多种形式的上部结构整合应用(例如在砂桩复合地基上采用沉箱等重力式结构)，从而达到减少工程造价的目的。随着我国外海筑港、筑岛、筑提建设的发展，水下挤密砂桩的应用前景将十分广阔。水下挤密砂桩是一种地基加固新技术，它是在砂桩船上通过振动设备和管腔增压装置把砂强制压入水下软弱地基中，经过振动拔管、回打、挤密扩径，形成挤密砂桩。通过挤密砂桩的置换、挤密、排水作用，可增加地基强度，加快地基固结，减少结构物沉降，提高地基的抗液化能力。水下挤密砂桩的适用范围广泛，可应用于对砂性土、粘性土、有机质土等几乎所有土质的地基加固处理。与普通砂桩相比挤密砂桩桩体的密实性高，加固的置换率可达60 70%。水下挤密砂桩具有施工周期短、加固效果明显，工序可控性好等特点，优势独特，非常适用于外海人工岛、防波提、护岸、码头等工程的地基基础加固。在施工过程中，往往由于操作人员的误操作，提升斗以高速直接座底，容易造成设备的损坏，甚至会造成重大责任事故。运行过程中，还可能与其它设备产生摩擦或者碰撞， 提升斗上升不到位，提升斗下料不完全等情况，给施工造成了极大的不便。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了提升斗控制系统以及控制方法。提升斗控制系统，包括上位计算机、PLC、桩管编码器、提升斗编码器、提升斗开门控制器和上导门控制器，所述上位计算机与PLC相连，所述PLC连接桩管编码器、提升斗编码器、提升斗开门控制器、上导门控制器；所述提升斗编码器检测提升斗的高度，在提升斗到达桩管投料口位置时，PLC发出指令，上导门控制器控制上导门打开，提升斗开门控制器打开提升斗门进行下料。
提升斗控制系统的控制方法，包括提升斗下行联动和提升斗上行联动，所述提升斗下行联动，提升斗向下运行时，PLC通过提升斗编码器检测出提升斗的高度，确定提升斗的实时位置，结合计量斗下减速位，限制提升斗的速度，当提升斗距离底部受料位一定距离时，提升斗开始自动减速，使提升斗在接近受料位时速度已经降低至足够慢，而当提升斗到达受料位时，系统进一步发出停止指令，禁止提升斗下行。所述提升斗上行联动，PLC通过桩管编码器和提升斗编码器对桩管位置与提升斗高度进行计算，当发现提升斗在向上的过程中接近桩管投料口附近时，结合提升斗的高度， 限制提升斗速度，对提升斗进行减速，桩管投料口位置在施工中是动态的，通过桩管编码器与提升斗编码器测值通过计算获得，提升斗在上升到达上限位(保护性位置，防冲顶)时， 禁止提升斗上行。本发明的有益效果为避免了提升斗高速座底和向上冲顶的危险，防止了由于操作人员的误操作而产生的设备损坏和责任事故，使施工快捷，有效，安全，提高了砂料输送效率。
图1为本发明的提升斗控制系统的设备框图；图2为本发明的提升斗下行逻辑图；图3为本发明的提升斗上行逻辑图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。参照图1所示，提升斗控制系统，包括上位计算机、PLC、桩管编码器、提升斗编码器、提升斗开门控制器和上导门控制器；所述上位计算机与PLC相连，所述PLC连接桩管编码器、提升斗编码器、提升斗开门控制器、上导门控制器；所述提升斗编码器检测提升斗的高度，在提升斗到达桩管投料口位置时，PLC发出指令，上导门控制器控制上导门打开，提升斗开门控制器打开提升斗门进行下料。在操作台上对桩管进行直接控制，包括利用手柄控制桩管的上升、下降，并进行无级调速，桩管在上升过程中是否到达上限位置显示，桩管在下降过程中是否到达下限位置显示，并发出声光报警，桩管变频器工作电流显示，桩管变频器工作频率显示。系统中对桩管与提升斗的实时位置进行测量，并在提升斗向上的过程中不断判断提升斗距离，当接近加料口时向操作人员发出提示，防止砂桩管加砂料口与提升斗门“开”时碰撞，或砂料加不进砂桩管料口。在选择自动的情况下，提升斗将在距离加料口一定的距离时开始减速，并跟据桩管加料口的实时位置停止。在操作台上，操作人员可以对提升斗进行以下操作利用手柄控制提升斗的上升、下降；对提升斗上升、下降进行无级调速；提升斗变频器工作电流及频率；提升斗门打开、关闭控制，及门的开启、关闭状态显示；提升斗中是否有料显示；提升斗在上升、下降过程中，受料位置或加料位置显示。参照图2和图3所示，提升斗控制系统的控制方法，包括提升斗下行联动、提升斗上行联动、提升斗门的控制，所述提升斗下行联动，操作人员可以方便地控制提升斗的运行速度，但为防止提升斗万一失误的情况下，提升斗以高速直接座底，系统内提升斗下行联动逻辑中设置了减速与停止联动。当提升斗向下时，PLC通过提升斗编码器检测出提升斗的高度，确定提升斗的实时位置，结合计量斗下减速位，限制提升斗的速度，当提升斗距离底部受料位一定距离时，提升斗开始自动减速，使提升斗在接近受料位时速度已经降低至足够慢，而当提升斗到达受料位时，系统进一步发出停止指令，禁止提升斗下行，此时由于提升斗的运行速度已经相当缓慢，提升斗将几乎立即停止在设定的停止位置上。从而避免高速座底的风险。所述提升斗上行联动，提升斗向上的过程通常是在提升斗内有料的情况下，操作人员向上提升至桩管的供料口附近，再打开提升斗门向桩管内供料。为此，PLC通过桩管编码器和提升斗编码器对桩管位置与提升斗高度进行计算，当发现提升斗在向上的过程中接近桩管投料口附近时，结合提升斗的高度，限制提升斗速度，对提升斗进行减速，同时在操作台上亮灯提示。此外，为防止提升斗向上冲顶，我们在系统内设置了上限位，提升斗在上升过程中如果到达上限位，则报警并禁止提升斗上行。提升斗门的控制包括提升斗门开、关与门位关到位与否的状态显示。在控制上也分为“手动”与“自动”两种模式，两种控制模式的具体实现是由操作台上一个三位旋钮加以实现，旋钮的三个位置，分别对应“手动”，“自动”与“关”。当旋钮被打至“关”位置时，系统无条件关闭提升斗门。当旋钮被打至“手动”位置时，系统无条件打开提升斗门。当旋钮被打至“自动”位置时，系统将根据目前提升斗是否处于供料位置，提升斗中目前是否有砂，投砂准备是否备妥决定是否打开提升斗门；提升斗门开后，系统将进行计时，在延时若干秒保证砂料完全转移后将提升斗门关闭，同时将提升斗的状态改为“无砂”。提升斗门的“开”、“闭”与提升斗“降”、“升”联锁，防止提升斗门碰撞。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.提升斗控制系统，包括上位计算机、PLC、桩管编码器、提升斗编码器、提升斗开门控制器和上导门控制器，其特征在于所述上位计算机与PLC相连，所述PLC连接桩管编码器、 提升斗编码器、提升斗开门控制器、上导门控制器；所述提升斗编码器检测提升斗的高度， 在提升斗到达桩管投料口位置时，PLC发出指令，上导门控制器控制上导门打开，提升斗开门控制器打开提升斗门进行下料。
2.提升斗控制系统的控制方法，其特征在于包括提升斗下行联动和提升斗上行联动，所述提升斗下行联动，提升斗向下运行时，PLC通过提升斗编码器检测出提升斗的高度， 确定提升斗的实时位置，结合计量斗下减速位，限制提升斗的速度，当提升斗距离底部受料位一定距离时，提升斗开始自动减速，使提升斗在接近受料位时速度已经降低至足够慢，而当提升斗到达受料位时，系统进一步发出停止指令，禁止提升斗下行。
3.根据权利要求2所述的提升斗控制系统的控制方法，其特征在于所述提升斗上行联动，PLC通过桩管编码器和提升斗编码器对桩管位置与提升斗高度进行计算，当发现提升斗在向上的过程中接近桩管投料口附近时，结合提升斗的高度，限制提升斗速度，对提升斗进行减速，提升斗在上升到达上限位时，禁止提升斗上行。
全文摘要
本发明公开了提升斗控制系统以及控制方法，涉及水下挤密砂桩领域，提升斗控制系统，包括上位计算机、PLC、桩管编码器、提升斗编码器、提升斗开门控制器和上导门控制器，所述上位计算机与PLC相连，所述PLC连接桩管编码器、提升斗编码器、提升斗开门控制器、上导门控制器。提升斗控制系统的控制方法，包括提升斗下行联动和提升斗上行联动，PLC通过桩管编码器和提升斗编码器对桩管位置与提升斗高度进行计算，确定提升斗的实时位置，调节提升斗的速度。本发明避免了提升斗高速座底和向上冲顶的危险，防止了由于操作人员的误操作而产生的设备损坏和责任事故，使施工快捷，有效，安全。
文档编号B66C13/18GK102285592SQ20111008845
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者刘波, 刘璐, 熊文峰, 王峥, 袁列翔, 陆梅兴 申请人:中交第三航务工程局有限公司