CN102518044A - 一种用于桥梁顶升的plc液压比例同步顶升系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，包括液压顶升系统，检测传感系统和计算机控制系统。采用PLC控制液压千斤顶比例同步顶升系统精确控制千斤顶的顶升速度，实现桥梁的比例同步顶升。本发明中液压千斤顶根据分布位置分成16组，由8台超高压泵站、一套控制系统、位移检测装置等与相对应的14个位移传感器(拉线传感器)组成位置闭环，以控制桥梁顶升的位移和姿态，同步精度为±2.0mm，很好地保证顶升过程的比例同步性，确保顶升时梁体结构安全和顶升精度满足设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体的来说涉及建筑工程中桥梁施工的桥梁顶升用顶升系统。
背景技术
随着我国经济和交通运输事业的快速发展，我国许多城市市政建设跟不上生产和生活发展的需要，需对既有城市桥梁进行改造，以满足发展需求。城市既有桥梁，需要整体顶升，且要求施工周期短、经济适用、建筑能耗低、城市生态环境质量得以保障等特特征，因此，需要开发一种应用于桥梁顶升的系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，采用该系统可以顺利的将城市既有桥梁进行改造和提升。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，
一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，包括液压顶升系统，检测传感系统和计算机控制系统，其中：
液压顶升系统，包括用于顶升桥梁的多组液压油缸，多组液压油缸连接液压泵站，液压油缸上还设置有压力传感器；
检测传感系统，包括用于检测桥梁顶升位移的拉线位移传感器和液压油缸上的压力传感器；
计算机控制系统，包括用于向泵站输送控制信号的PLC控制器，PLC控制器还连接一计算机操作台；
压力传感器和拉线位移传感器通过线路将信号反馈传输给PLC控制器和计算机操作台。
所述多组液压油缸由16组液压千斤顶组成，8台超高压泵站向16组液压千斤顶供油。
所述拉线位移传感器为14个。
拉线位移传感器的精度为±2.0mm。
本发明的优点在于，采用PLC控制液压千斤顶比例同步顶升系统精确控制千斤顶的顶升速度，实现桥梁的比例同步顶升。PLC控制液压比例同步顶升是一种力和位移综合控制的顶升方法，这种力和位移综合控制方法，建立在力和位移双闭环的控制基础上。由液压千斤顶，精确地按照桥梁的实际荷重，平稳地顶升桥梁，使顶升过程中桥梁受到的附加应力下降至最低。本发明中液压千斤顶根据分布位置分成16组，由8台超高压泵站、一套控制系统、位移检测装置等与相对应的14个位移传感器(拉线传感器)组成位置闭环，以控制桥梁顶升的位移和姿态，同步精度为±2.0mm，很好地保证顶升过程的比例同步性，确保顶升时梁体结构安全和顶升精度满足设计要求。
附图说明
图1为本发明所述的超高压泵站结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明所述的控制阀组结构示意图。
图4本发明所述的电控系统示意图。
图5本发明所述的液压同步控制系统原理图。
具体实施方式
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，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
本实施例中所述的系统主要技术指标
1.1一般要求
液压系统工作压力：63.5MPa
尖峰压力：70.0MPa
工作介质：ISOVG46#抗磨液压油
介质清洁度：NAS9级
供电电源电压：380VAG；50HZ；三相五线制
功率：7.5KW(MAX)
运转率：24h连续工作制
1.2顶升装置
顶升缸顶推力：200t
顶升缸行程：140mm
偏载能力：5°
本体高度：395mm
最大顶升速度：10mm/min
组内顶升缸控制形式：压力闭环控制
压力控制精度≤5％
组与组间控制形式：位置闭环控制
同步精度2.0mm
1.3操纵与检测
常用操纵：按钮方式
人机界面：触模屏
位移检测：拉线传感器
分辨率：0.01mm
压力检测：压力传感器
精度0.5％
测量尺寸1200mm
压力位移参数自动记录。
2系统特点
该系统具有以下优点和特点：
2.1具有友好Windows用户界面的计算机控制系统。整个操纵控制都通过操纵台实现，操作台全部采用计算机控制，通过工业总线，施工过程中的位移、载荷等信息，被实时直观地显示在控制室的彩色大屏幕上，使人一目了然，施工中的各种信息被实时记录在计算机中，长期保存。由于实现了实时监控，工程的安全性和可靠性得到保证，施工的条件也大大改善。
2.2整体安全可靠，功能齐全。软件功能包括：位移误差的控制、行程控制、负载压力控制、紧急停止功能、误操作自动保护等；硬件功能包括：油缸液控单向阀可防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负载有效的支撑。
2.3所有油缸既可同时操作，也可单独操作。
2.4同步控制点数量可根据需要设置，适用于大型桥梁或构件的同步移位。
3比例同步顶升系统组成
PLC控制液压比例同步系统由液压系统(油泵、油缸等)、检测传感器、计算机控制系统等几个部分组成。
3.1液压系统
液压系统由液压站与千斤顶之间用3根软管相连接，由计算机控制，可以全自动完成同步移位，实现力和位移控制、操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。采用无锡三信传动控制有限公司的多点同步控制液压系统，规格型号为SXSLC-BP-B-2-700-500。
其结构示意图1和图2所示。
图中：1-电控箱及电源、电信接口；
2-超高压泵；3-油箱；
4-控制阀组；5-空气过滤器；
6-注油接口；7-回油过滤器；
8-放油阀；9-电机；
10-液位计
控制阀组结构示意如图3所示。
图中：11-上升电磁换向阀；
12-超高压均载阀；
13-下降电磁换向阀；
14-压力传感器；
15-压力表；
16-超高压溢流阀；
17-超高压快换接头
监测传感系统在整个顶升系统中非常重要，是我们获得数据信息的主要来源。它的灵敏度将直接影响到顶升的同步精度。监测传感系统主要是由位移传感器、信号放大器、传感线路及计算机组成，其中最重要的位移传感器。
位移传感器的主要作用是监测顶升的相对位移，然后将测得的位移数据通过信号放大器的处理，把经过放大后的信号通过传感线路传送到计算机，由计算机进一步处理所收集到的数据信息。位移传感器的布设直接影响到监测的准确性，合理的布设位移传感器能客观地反映出整体的位移姿态。所以在划分控制区域时，要考虑到位移传感器的架设的位置是否能客观地反映该控制区域的整体位移。同时，位移传感器架设时应保证它的垂直度，尽量减少人为造成误差，保证位移传感器的精度。
本项目选用NS-YW06型拉线位移传感器，其特点是精度高、误差小、高分辨率、量程范围广、移动平滑、防护等级高、抗干扰能力强等特点。其技术指标见下表。
NS-YW06拉线位移传感器主要技术指标
| 量程范围 | 分辨率 | 电源电压 | 工作温度 | 安装形式 |
| 1200mm | 0.01mm | 24VDC | -15～60°C | 固定支架 |
3.3计算机控制系统
计算机控制系统是整个PLC系统的核心，其将由监测传感系统所收集到的数据进行分析处理，并把处理后的数据反馈给液压系统，由液压系统调节各千斤顶油压，从而保证整个顶升系统同步性。
本项目核心控制装置是西门子S7-200系列的CPUS7-224，触摸屏可以显示各个顶升油缸的受力参数，并可连接打印机，记录顶升过程数据。系统安装了UPS电源，即使意外断电，也可确保数据和工程的安全。电控系统如图4所示。
4顶升系统控制原理
多点位移检测信号和压力传感器的信号由信号电缆连接到超高压泵站的电气控制箱内，经信号放大器放大后将顶升位移和负载吨位送至可编程控制器PLC中，PLC根据操纵台发出的操作指令启动多台泵的电机，驱动油泵工作，油泵的动力油源经控制阀组，输出到外接的液压油缸中，使液压油缸上下运动。同时，可编程控制器根据检测的位移信号，不断与指令信号进行比较，将误差值修正后改变变频器的输出频率，一改变电机的转速，达到连续可调的动力油源，供给外接液压油缸，来保持多点液压油缸实现比例同步上下运动。顶升系统如图5所示。
4.1控制区域划分
根据受力分析，可以确定千斤顶的分布，在确定千斤顶的分布满足顶升要求后，对千斤顶进行分组并合理布设位移传感器，以准确地反映整个桥梁顶升的整体姿态。
4.2称重顶升施工的第一步是桥梁的称重，通过调节减压阀的出口油压Pout，缓慢地分别调节每一个液压缸的顶推力，使桥梁抬升，当桥梁与支座刚发生分离时，液压缸的顶推力，就是桥梁在这一点的重量值，称出桥梁的各顶升点的荷重，并把减压阀的手轮全部固定在PD＝Pout-Pco的位置，便可转入闭环顶升，依靠位置闭环，桥梁可以高精度地按控制指令被升降或悬停在任何位置。
G桥＝∑σ×S……………………………………………①
式中：σ——千斤顶油压值(MPa)
S——千斤顶油缸的截面面积(mm2)
4.3顶升
在称重后，按预设荷载进行加载和顶升，通过速度的调节来保证桥梁各支点位移，以实现整个桥梁的比例同步顶升。
仅由PLC系统自行控制是远远不够的。因为在顶升过程中意想不到的事情有很多，这就要由主控人员根据实际情况来决定是否调整各千斤顶的油压值，以便辅助PLC系统达到比例同步顶升。
因为位移传感器按预设荷载进行加载和顶升反映的位移是点位移，并不能反映多点位移，所以还要布设多点进行位移监测，并及时报告主控人员，以便主控人员可以更全面地掌握顶升的位移及姿态，以确保桥梁结构的安全及顶升到位后各项技术指标满足要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、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同物界定。
Claims (4)
1.一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，包括液压顶升系统，检测传感系统和计算机控制系统，其特征在于：
液压顶升系统，包括用于顶升桥梁的多组液压油缸，多组液压油缸连接液压泵站，液压油缸上还设置有压力传感器；
检测传感系统，包括用于检测桥梁顶升位移的拉线位移传感器和液压油缸上的压力传感器；
计算机控制系统，包括用于向泵站输送控制信号的PLC控制器，PLC控制器还连接一计算机操作台；
压力传感器和拉线位移传感器通过线路将信号反馈传输给PLC控制器和计算机操作台。
2.根据权利要求1所述的一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，其特征在于，所述多组液压油缸由16组液压千斤顶组成，8台超高压泵站向16组液压千斤顶供油。
3.根据权利要求1所述的一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，其特征在于，所述拉线位移传感器为14个。
4.根据权利要求1所述的一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，其特征在于，拉线位移传感器的精度为±2.0mm。
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