CN103832939A - 一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，其包括电控系统和机械传动系统，电控系统由主令控制器、可编程逻辑控制器和旋转编码器组成，机械传动系统由电动机、减速器、离合器和制动器组成；主令控制器控制可编程逻辑控制器，旋转编码器与卷扬机的卷筒连接，旋转编码器的输出端与可编程逻辑控制器的输入端连接，可编程逻辑控制器控制电动机，电动机通过减速器与离合器连接，可编程逻辑控制器控制离合器结合或分离，可编程逻辑控制器控制制动器松开或制动；优点是该自动化控制系统不仅结构简单、使用维护方便、运行和停机平稳、动作响应快，而且操作性、安全性和适应性好，同时能够有效地提高塑料排水板插板设备的工作效率和施工质量。

Description

一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统

技术领域

 本发明涉及一种塑料排水板插板设备的控制技术，尤其是涉及一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统。

背景技术

目前，用于插设塑料排水板的插板设备在施工作业时由操作系统控制操作，该操作系统主要由控制开关、电动机、操纵杆、拉杆、转臂、离合制动带、卷筒、棘轮、联轴器、减速器、齿轮副、轴等组成。然而，该操作系统由人工手动机械式进行操纵，通过对离合制动带部件的频繁控制完成塑料排水板的插设，不仅工作效率极为低下、施工质量难以保证，而且工作强度大、操纵不方便、安全可靠性差、适用性差，特别是工作效率和施工质量方面表现尤为突出，目前一直没有得到有效地解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，其能够有效地提高塑料排水板插板设备的工作效率，且能够保证施工质量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，其特征在于包括电控系统和机械传动系统，所述的电控系统由主令控制器、可编程逻辑控制器和旋转编码器组成，所述的机械传动系统由电动机、减速器、离合器和制动器组成；所述的主令控制器控制所述的可编程逻辑控制器，所述的旋转编码器与塑料排水板插板设备中的卷扬机的卷筒连接，所述的旋转编码器的输出端与所述的可编程逻辑控制器的输入端连接，所述的可编程逻辑控制器控制所述的电动机，所述的电动机的输出端与所述的减速器的输入端连接，所述的减速器的输出端与所述的离合器连接，所述的可编程逻辑控制器控制所述的离合器结合或分离，所述的可编程逻辑控制器控制所述的制动器松开或制动，所述的离合器结合且所述的制动器松开时所述的卷筒运转实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤升起或降下，所述的离合器分离且所述的制动器制动时所述的卷筒自由转动实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤下放，所述的离合器分离且所述的制动器松开时所述的卷筒自由转动实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤溜放。

该自动化控制系统还包括气动系统，所述的气动系统由空气压缩机、储气罐、第一电磁气动阀、第二电磁气动阀、第一电气比例阀、第二电气比例阀、离合气缸和制动气缸组成，所述的空气压缩机的出气口与所述的储气罐的进气口连接，所述的储气罐的出气口分别与所述的第一电磁气动阀的进气口和所述的第二电磁气动阀的进气口连接，所述的第一电磁气动阀的出气口与所述的离合气缸的第一气口连接，所述的离合气缸的第二气口通过所述的第一电气比例阀与所述的第一电磁气动阀的回气口连接，所述的第二电磁气动阀的出气口与所述的制动气缸的第一气口连接，所述的制动气缸的第二气口通过所述的第二电气比例阀与所述的第二电磁气动阀的回气口连接，所述的离合气缸的活塞杆与所述的离合器连接，所述的制动气缸的活塞杆与所述的制动器连接，所述的第一电磁气动阀、所述的第二电磁气动阀、所述的第一电气比例阀和所述的第二电气比例阀分别与所述的可编程逻辑控制器连接。在气动系统中，利用空气压缩机产生的压缩空气作为离合气缸和制动气缸的动力源，节能、环保。

所述的电动机的输出端与所述的减速器的输入端之间设置有联轴器，所述的电动机的输出端与所述的联轴器的一端连接，所述的联轴器的另一端与所述的减速器的输入端连接；所述的减速器的输出端与所述的卷筒的轴连接，所述的卷筒浮动空套于所述的卷筒的轴上，所述的卷筒的轴的一端上固定有齿轮，所述的齿轮与所述的离合器连接。

所述的空气压缩机的出气口与所述的储气罐的进气口之间的管路上设置有用于开启、关闭和调节气路的第一截止阀；所述的储气罐上安装有起安全保护作用的安全阀，所述的储气罐的底部安装有用于及时排放所述的储气罐中的油和水的自动放水阀，所述的储气罐的侧上部安装有用于指示气路压力的气压表；所述的储气罐的出气口连接的管路上依次设置有用于开启、关闭和调节气路的第二截止阀、用于分离出压缩空气中凝聚的水和油的油水分离器、用于清除压缩空气中的微粒杂质的空气滤清器；所述的第一电磁气动阀上安装有用于加快所述的离合气缸动作的第一快速排气阀，所述的第一快速排气阀与所述的第一电磁气动阀的回气口连接，所述的第二电磁气动阀上安装有用于加快所述的制动气缸动作的第二快速排气阀，所述的第二快速排气阀与所述的第二电磁气动阀的回气口连接。

所述的第一电磁气动阀和所述的第二电磁气动阀均采用二位三通的电磁气动阀或均采用二位五通的电磁气动阀。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）该自动化控制系统利用电控系统中的旋转编码器采集卷扬机的卷筒的旋转位移信号，并将数字脉冲信号传输给可编程逻辑控制器，而可编程逻辑控制器根据数字脉冲信号控制机械传动系统中的电动机、离合器和制动器，离合器结合且制动器松开时卷筒运转实现由桩管和振动锤组成的桩锤升起或降下，离合器分离且制动器制动时卷筒自由转动实现由桩管和振动锤组成的桩锤下放，离合器分离且制动器松开时卷筒自由转动实现由桩管和振动锤组成的桩锤溜放，这种结构的自动化控制系统不仅结构简单、使用维护方便、运行和停机平稳、动作响应快，而且操作性、安全性和适应性好，同时能够有效地提高塑料排水板插板设备的工作效率和施工质量。

2）该自动化控制系统能够在不同工况的软土地基中，将塑料排水板高效、高质地插入土壤中。

3）该自动化控制系统可以进行中央控制、远程控制。

附图说明

图1为本发明的自动化控制系统的组成示意图；

图2为本发明的自动化控制系统中的机械传动系统的组成示意图；

图3为本发明的自动化控制系统中的气动系统的组成示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提出的一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，如图所示，其包括电控系统1、机械传动系统2和气动系统3，电控系统1由主令控制器11、可编程逻辑控制器12和旋转编码器13组成，机械传动系统2由电动机21、减速器22、齿轮23、离合器24和制动器25组成，气动系统3由用作供气动力源的空气压缩机31、储气罐32、第一电磁气动阀33、第二电磁气动阀34、第一电气比例阀37、第二电气比例阀38、离合气缸35和制动气缸36组成。主令控制器11控制可编程逻辑控制器12，旋转编码器13与塑料排水板插板设备中的卷扬机的卷筒9接触连接，旋转编码器13采集卷筒9的旋转位移信号并转换旋转位移信号为数字脉冲信号，旋转编码器13的输出端与可编程逻辑控制器12的输入端连接，旋转编码器13传输数字脉冲信号给可编程逻辑控制器12；可编程逻辑控制器12的输出端与电动机21连接，可编程逻辑控制器12控制电动机21，电动机21的输出端与减速器22的输入端之间设置有联轴器41，电动机21的输出端与联轴器41的一端连接，联轴器41的另一端与减速器22的输入端连接，减速器22的输出端与卷筒9的轴91连接，卷筒9浮动空套于卷筒9的轴91上，即卷筒9在轴91上可自由转动，齿轮23固定在卷筒9的轴91的一端上，齿轮23与离合器24连接；空气压缩机31的出气口与储气罐32的进气口连接，储气罐32的出气口分别与第一电磁气动阀33的进气口和第二电磁气动阀34的进气口连接，第一电磁气动阀33的出气口与离合气缸35的第一气口连接，离合气缸35的第二气口通过第一电气比例阀37与第一电磁气动阀33的回气口连接，第二电磁气动阀34的出气口与制动气缸36的第一气口连接，制动气缸36的第二气口通过第二电气比例阀38与第二电磁气动阀34的回气口连接，第一电磁气动阀33和第二电磁气动阀34及第一电气比例阀37和第二电气比例阀38分别与可编程逻辑控制器12连接，离合气缸35的活塞杆与离合器24连接，制动气缸36的活塞杆与制动器25连接，第一电磁气动阀33接受可编程逻辑控制器12的指令后控制离合气缸35的活塞杆伸出或收回，离合气缸35的活塞杆伸出时实现离合器24的结合，离合气缸35的活塞杆收回时实现离合器24的分离，第二电磁气动阀34接受可编程逻辑控制器12的指令后控制制动气缸36的活塞杆伸出或收回，制动气缸36的活塞杆伸出时实现制动器25的制动，制动气缸36的活塞杆收回时实现制动器25的松开，第一电气比例阀37接受可编程逻辑控制器12的指令后控制离合气缸35的压力输出，第二电气比例阀38接受可编程逻辑控制器12的指令后控制制动气缸36的压力输出，离合器24结合且制动器25松开时卷筒9运转实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤升起或降下，离合器24分离且制动器25制动时卷筒9自由转动实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤下放且下放速度可控，离合器24分离且制动器25松开时卷筒9自由转动实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤溜放且溜放速度可控，在此下放速度可控和溜放速度可控均通过制动器25来实现，即通过制动器25的制动控制下放速度和溜放速度。

在本实施例中，空气压缩机31的出气口与储气罐32的进气口之间的管路上设置有用于开启、关闭和调节气路的第一截止阀51；储气罐32上安装有起安全保护作用的安全阀52，储气罐32的底部安装有用于及时排放储气罐32中的油和水以保证气路正常工作的自动放水阀53，储气罐32的侧上部安装有用于指示气路压力的气压表54；储气罐32的出气口连接的管路上依次设置有用于开启、关闭和调节气路的第二截止阀55、用于分离出压缩空气中凝聚的水和油，使压缩空气得到净化的油水分离器56、用于清除压缩空气中的微粒杂质，有效地减少气动系统3中元件磨损的空气滤清器57，即从储气罐32的出气口出来的压缩空气依次经过第二截止阀55、油水分离器56和空气滤清器57后进入第一电磁气动阀33和第二电磁气动阀34中；第一电磁气动阀33上安装有用于加快离合气缸35动作的第一快速排气阀58，第一快速排气阀58与第一电磁气动阀33的回气口连接，第二电磁气动阀34上安装有用于加快制动气缸36动作的第二快速排气阀59，第二快速排气阀59与第二电磁气动阀34的回气口连接。

在本实施例中，主令控制器11、可编程逻辑控制器12和旋转编码器13均采用现有技术；第一电磁气动阀33和第二电磁气动阀34可均采用现有的二位三通的电磁气动阀，也可均采用现有的二位五通的电磁气动阀；离合气缸35和制动气缸36是气动系统3中的执行元件，可均采用现有的多缸活塞式气缸或均采用现有的多缸气囊式气缸；第一截止阀51和第二截止阀55均采用现有的截止阀；第一快速排气阀58和第二快速排气阀59均采用现有的快速排气阀；第一电气比例阀37和第二电气比例阀38均采用现有的比例阀；空气压缩机31、储气罐32、气压表54、油水分离器56、空气滤清器57均采用现有的气动元件。

在具体实施时，可编程逻辑控制器12可连接一触摸屏（图中未示出），通过触摸屏可实现各项操作，并快捷方便地了解到塑料排水板插板设备的工作状态。

在具体实施时，可设置多个与可编程逻辑控制器12连接的用于反映工作环境的传感器（图中未示出），例如：反映电网电压的传感器，当电网电压过高或过低、缺相时，该自动化控制系统发出报警信号，并自动停止系统运行；反映卷筒转速的传感器，该传感器可有效地防止卷筒失速或超速运行；反映卷筒过卷的传感器，当卷筒过卷时，该自动化控制系统会自动停止卷筒运行，安全制动，并在只有反向的运行信号时，才可以启动卷筒；反映电动机提升转矩、制动电压、原始电阻等相关参数的传感器，更加有效的拖动电动机，并对电动机实施有效的保护；反映电动机的温度、电流的传感器，当电动机长时间低速运行而温度过高时，该自动化控制系统可以自动停止运行并报警，当电动机过流、相间短路或断路及接地时，该自动化控制系统会自动停止保护电动机；反映桩锤高度的传感器，当桩锤工作达到施工要求高度减速点时，会自动降低运行速度，准确到达高度位置。通过设置多个传感器，可增强该自动化控制系统的保护功能。

该自动化控制系统的工作过程为：工作时，由操纵人员对该自动化控制系统进行参数设置，之后便进入自动控制设备过程：首先在系统检测桩锤信号后，程序进入中断，开始“紧离合”动作，拉动桩锤上升，达到施工要求高度后，执行“松离合”动作，使桩锤自由落体运动，运动到一定位置时，启动振动锤，桩锤继续运动，达到施工作业要求深度时，执行“点制动”动作，延时一段时间后，振动锤启动、停止，再执行“紧离合”动作，拉动桩锤上升，完成一个周期的工作过程，自动工作的完成就是这样循环往复进行的。也就是可编程逻辑控制器根据设置的信息，控制离合气缸、制动气缸运动，从而带动离合器的控制杆、制动器的控制杆，达到控制离合和制动的目的。为保证离合器的控制杆和制动器的控制杆的精确运动，利用传感器可对离合器的控制杆和制动器的控制杆运动的位置进行反馈监控。同时，可编程逻辑控制器可将施工作业的相关参数通过触摸屏显示出来，方便操纵人员的监控。在该自动化控制系统中电气元件电信号接受是通过导线传输的。

Claims (5)

1.一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，其特征在于包括电控系统和机械传动系统，所述的电控系统由主令控制器、可编程逻辑控制器和旋转编码器组成，所述的机械传动系统由电动机、减速器、离合器和制动器组成；所述的主令控制器控制所述的可编程逻辑控制器，所述的旋转编码器与塑料排水板插板设备中的卷扬机的卷筒连接，所述的旋转编码器的输出端与所述的可编程逻辑控制器的输入端连接，所述的可编程逻辑控制器控制所述的电动机，所述的电动机的输出端与所述的减速器的输入端连接，所述的减速器的输出端与所述的离合器连接，所述的可编程逻辑控制器控制所述的离合器结合或分离，所述的可编程逻辑控制器控制所述的制动器松开或制动，所述的离合器结合且所述的制动器松开时所述的卷筒运转实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤升起或降下，所述的离合器分离且所述的制动器制动时所述的卷筒自由转动实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤下放，所述的离合器分离且所述的制动器松开时所述的卷筒自由转动实现塑料排水板插板设备中由桩管和振动锤组成的桩锤溜放。

2.根据权利要求1所述的一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，其特征在于该自动化控制系统还包括气动系统，所述的气动系统由空气压缩机、储气罐、第一电磁气动阀、第二电磁气动阀、第一电气比例阀、第二电气比例阀、离合气缸和制动气缸组成，所述的空气压缩机的出气口与所述的储气罐的进气口连接，所述的储气罐的出气口分别与所述的第一电磁气动阀的进气口和所述的第二电磁气动阀的进气口连接，所述的第一电磁气动阀的出气口与所述的离合气缸的第一气口连接，所述的离合气缸的第二气口通过所述的第一电气比例阀与所述的第一电磁气动阀的回气口连接，所述的第二电磁气动阀的出气口与所述的制动气缸的第一气口连接，所述的制动气缸的第二气口通过所述的第二电气比例阀与所述的第二电磁气动阀的回气口连接，所述的离合气缸的活塞杆与所述的离合器连接，所述的制动气缸的活塞杆与所述的制动器连接，所述的第一电磁气动阀、所述的第二电磁气动阀、所述的第一电气比例阀和所述的第二电气比例阀分别与所述的可编程逻辑控制器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，其特征在于所述的电动机的输出端与所述的减速器的输入端之间设置有联轴器，所述的电动机的输出端与所述的联轴器的一端连接，所述的联轴器的另一端与所述的减速器的输入端连接；所述的减速器的输出端与所述的卷筒的轴连接，所述的卷筒浮动空套于所述的卷筒的轴上，所述的卷筒的轴的一端上固定有齿轮，所述的齿轮与所述的离合器连接。

4.根据权利要求2所述的一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，其特征在于所述的空气压缩机的出气口与所述的储气罐的进气口之间的管路上设置有用于开启、关闭和调节气路的第一截止阀；所述的储气罐上安装有起安全保护作用的安全阀，所述的储气罐的底部安装有用于及时排放所述的储气罐中的油和水的自动放水阀，所述的储气罐的侧上部安装有用于指示气路压力的气压表；所述的储气罐的出气口连接的管路上依次设置有用于开启、关闭和调节气路的第二截止阀、用于分离出压缩空气中凝聚的水和油的油水分离器、用于清除压缩空气中的微粒杂质的空气滤清器；所述的第一电磁气动阀上安装有用于加快所述的离合气缸动作的第一快速排气阀，所述的第一快速排气阀与所述的第一电磁气动阀的回气口连接，所述的第二电磁气动阀上安装有用于加快所述的制动气缸动作的第二快速排气阀，所述的第二快速排气阀与所述的第二电磁气动阀的回气口连接。

5.根据权利要求4所述的一种塑料排水板插板设备的自动化控制系统，其特征在于所述的第一电磁气动阀和所述的第二电磁气动阀均采用二位三通的电磁气动阀或均采用二位五通的电磁气动阀。

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