CN105257312B - 一种盾构机掘进速度的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盾构机掘进速度的控制方法，包括：通过调节盾构机的限速控制电位器以控制盾构机的掘进速度，使得盾构机的掘进速度大于零且小于等于设定的慢速掘进最大值；检测获得在所述慢速掘进最大值时的第一数据寄存器值并将该值除以第一比例系数获得第二数据寄存器的端值，通过第一通路实现盾构机的常规掘进；将盾构机的最大模拟输入值除以第二数据寄存器的端值获得第二比例系数，还通过与第一通路并联的第二通路实现盾构机的慢速掘进，通过备用开关使得第一通路断开或闭合、第二通路与第一通路状态相反，将第一数据寄存器的值除以第二比例系数获得第二数据寄存器的值。本发明确保了盾构机掘进速度控制方法简单、效率高和精度高。
Description
技术领域
本发明属于盾构领域，尤其是一种盾构机掘进速度的控制方法。
背景技术
在对地下工程施工时，不可避免地会存在穿越地下障碍物的情况，为了穿越地下障碍物，往往需要采用盾构掘进技术。一般情况下，主要采用盾构机切割地下障碍物。但是，当地下障碍物强度较高时，需要控制盾构机使其进行慢速掘进，盾构机的慢速掘进的掘进速度范围一般在0-10mm/min，然而该范围往往不能符合现实的掘进要求，为了进一步提高对地下障碍物的掘进效率和精度，需要设定更低的慢速掘进最大值，并需要对盾构机在掘进速度0至设定的慢速掘进最大值范围内进行微调。
在现有技术中，为了实现盾构机的慢速掘进，需要对盾构机的油路和电气控制回路进行改造，而且使用完成后必须将各项设置恢复原样，使用起来非常的不便，因此有必要提供一种简单且高精度的盾构机掘进速度的控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构机掘进速度的控制方法，以解决现有技术中盾构机慢速掘进时微调过程复杂、效率低和精度差的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种盾构机掘进速度的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：通过调节盾构机的限速控制电位器以控制盾构机的掘进速度，使得盾构机的掘进速度大于零且小于等于设定的慢速掘进最大值；
步骤2：检测获得在所述慢速掘进最大值时的第一数据寄存器值，将该第一数据寄存器值除以第一比例系数后获得对应的第二数据寄存器的端值，其中，通过所述限速控制电位器调节第一数据寄存器的值，并通过第一通路实现盾构机的常规掘进，在所述第一通路中，将所述第一数据寄存器的值除以第一比例系数以获得第二数据寄存器的值，通过第二数据寄存器的值依次控制比例放大器、与比例放大器连接的液压油泵、与液压油泵连接的油缸，以实现对盾构机掘进速度的控制；
步骤3：将所述限速控制电位器的额定电压对应的盾构机程序的最大模拟输入值除以第二数据寄存器的端值以获得第二比例系数，还通过与第一通路并联的第二通路实现盾构机的慢速掘进，在所述第二通路中，串联设置备用开关，并将备用开关与第一通路连接设置，使得第一通路处于断开或闭合状态，第二通路处于与第一通路相反的状态，将所述第一数据寄存器的值除以第二比例系数以获得第二数据寄存器的值，进而通过比例放大器、液压油泵、油缸实现对盾构机掘进速度的控制；
其中，通过备用开关使得第一通路和第二通路中的一个闭合，同时另一个断开，进而实现盾构机常规掘进和慢速掘进的切换。
进一步地，在步骤1中，采集每个掘进速度对应的盾构机程序的模拟输入值，测量设定的时间段的位移值，如果测得的时间段的位移值超出零至所述慢速掘进最大值的范围，则调节所述限速控制电位器以使得其掘进速度大于零且小于等于所述慢速掘进最大值。
进一步地，所述第一数据寄存器采用盾构机程序中的D55单元，所述第二数据寄存器采用盾构机程序中的D500单元。
进一步地，将所述第二数据寄存器的值加上使得液压油泵临界工作的盾构机程序的模拟输入值后传送给比例放大器。
进一步地，所述第一比例系数为2。
进一步地，所述慢速掘进的掘进速度范围为大于0且小于等于10毫米每分钟，所述常规掘进的掘进速度范围为大于0且小于等于100毫米每分钟。
进一步地，盾构机程序模拟输入值为盾构机程序中的AD单元的值，所述限速控制电位器额定电压为0～10伏，该额定电压对应的盾构机程序模拟输入值为0～4000，使得液压油泵临界工作的盾构机程序的模拟输入值的范围为大于等于2000，且小于等于4000。
进一步地，所述液压油泵的放大电流为430～600毫安，使得液压油泵工作的盾构机程序的模拟输入临界值为2000。
进一步地，设定的所述慢速掘进最大值为5毫米每分钟，在所述慢速掘进最大值时的第一数据寄存器值为400，对应的第二数据寄存器的端值为200，所述第二比例系数为20。
进一步地，所述备用开关采用盾构机程序中的X50单元。
本发明提供了一种盾构机掘进速度的控制方法，通过并联第二通路实现了盾构机慢速掘进时的微调控制，确保了盾构机掘进速度控制方法简单、效率高和精度高；通过备用开关的设置实现了盾构机常规掘进和慢速掘进的切换，进一步提高了施工效率。
附图说明
图1为本发明实施例公开的盾构机掘进速度的控制方法的流程图。
具体实施方式
在对某地下工程进行施工时，需穿越某地面墙钢筋混凝土桩基础。本工程采用刀盘切割钢筋混凝土的方式穿越该地下钢筋混凝土结构。
盾构机在穿越桩基时必须要保证一定推力，刀盘才能够有效切割桩基。土压平衡式盾构机平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构机掘进操作中的重要环节，这里面包含着推力、掘进速度和出土量的三者相互关系，土压平衡对地层变形量的控制起主导作用。因此，在保证推力和出土量一定的前提下只能控制掘进速度。
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本发明实施例提供了一种盾构机掘进速度的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：通过调节盾构机的限速控制电位器以控制盾构机的掘进速度，使得盾构机的掘进速度大于零且小于设定的慢速掘进最大值(盾构机处于慢速掘进状态)；
步骤2：检测获得在所述慢速掘进最大值时的第一数据寄存器值，将该第一数据寄存器值除以第一比例系数后获得对应的第二数据寄存器的端值(即在慢速掘进最大值时的第二数据寄存器的值)，其中，通过所述限速控制电位器调节第一数据寄存器的值，并通过第一通路实现盾构机的常规掘进，在所述第一通路中，将所述第一数据寄存器的值除以第一比例系数以获得第二数据寄存器的值，通过第二数据寄存器的值依次控制比例放大器、与比例放大器连接的液压油泵、与液压油泵连接的油缸，以实现对盾构机掘进速度的控制；
步骤3：将所述限速控制电位器的额定电压对应的盾构机程序的最大模拟输入值除以第二数据寄存器的端值以获得第二比例系数，还通过与第一通路并联的第二通路实现盾构机的慢速掘进，在所述第二通路中，串联设置备用开关，并将备用开关与第一通路连接设置，使得第一通路处于断开或闭合状态，第二通路处于与第一通路相反的状态，将所述第一数据寄存器的值除以第二比例系数以获得第二数据寄存器的值，进而通过比例放大器、液压油泵、油缸实现对盾构机掘进速度的控制；
其中，通过备用开关使得第一通路和第二通路中的一个闭合，同时另一个断开，进而实现盾构机常规掘进和慢速掘进的切换。
在步骤1中，采集每个掘进速度对应的盾构机程序的模拟输入值，测量设定的时间段的位移值，如果测得的时间段的位移值超出零至所述慢速掘进最大值的范围，则调节所述限速控制电位器以使得其掘进速度大于零且小于等于所述慢速掘进最大值。
在本实施例中，所述第一数据寄存器采用盾构机程序中的D55单元，所述第二数据寄存器采用盾构机程序中的D500单元。
将所述第二数据寄存器的值加上使得液压油泵临界工作的盾构机程序的模拟输入值后传送给比例放大器。
在本实施例中，所述第一比例系数为2，所述慢速掘进的掘进速度范围为大于0且小于等于10毫米每分钟，所述常规掘进的掘进速度范围为大于0且小于等于100毫米每分钟，盾构机程序模拟输入值也就是盾构机程序中的AD单元的值，所述限速控制电位器额定电压为0～10伏，该额定电压对应的盾构机程序模拟输入值为0～4000，使得液压油泵临界工作的盾构机程序的模拟输入值的范围为大于等于2000，且小于等于4000，所述液压油泵的放大电流为430～600毫安，使得液压油泵工作的盾构机程序的模拟输入临界值优选为2000，所述备用开关采用盾构机程序中的X50单元。
经过多次试验发现，盾构机掘进速度控制在0-5mm/min时对保证盾构机压力平衡和地面沉降控制最有利，故本实施例中设定的所述慢速掘进最大值为5毫米每分钟，在所述慢速掘进最大值时的第一数据寄存器值为400，对应的第二数据寄存器的端值为200，所述第二比例系数为20，通过设置较大的第二比例系数提高了控制精度。
综上，在本实施例中，缓慢调节限速控制电位器，使得盾构掘进速度控制在0-5mm/min，同时采集每个掘进速度的AD值，并且实际测量设定的时间段的位移值；经检测慢速掘进最大值为5mm/min时D55＝400，第一比例系数为2，并传送给D500(D500＝400/2＝200)；在盾构机的三菱PLC程序[/D55K2D500]下并联[/D55K20D500]，其中，K2代表第一比例系数为2，K20代表第二比例系数为4000/200＝20，串联一个备用X50实现常规掘进和慢速掘进的切换，用以控制盾构机实现掘进速度由0-100mm/min至0-5mm/min之间任意切换。
本发明提供了一种盾构机掘进速度的控制方法，通过并联第二通路实现了盾构机慢速掘进时的微调控制，确保了盾构机掘进速度控制方法简单、效率高和精度高；通过备用开关的设置实现了盾构机常规掘进和慢速掘进的切换，进一步提高了施工效率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种盾构机掘进速度的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过调节盾构机的限速控制电位器以控制盾构机的掘进速度，使得盾构机的掘进速度大于零且小于等于设定的慢速掘进最大值；
步骤2：检测获得在所述慢速掘进最大值时的第一数据寄存器值，将该第一数据寄存器值除以第一比例系数后获得对应的第二数据寄存器的端值，其中，通过所述限速控制电位器调节第一数据寄存器的值，并通过第一通路实现盾构机的常规掘进，在所述第一通路中，将所述第一数据寄存器的值除以第一比例系数以获得第二数据寄存器的值，通过第二数据寄存器的值依次控制比例放大器、与比例放大器连接的液压油泵、与液压油泵连接的油缸，以实现对盾构机掘进速度的控制；
步骤3：将所述限速控制电位器的额定电压对应的盾构机程序的最大模拟输入值除以第二数据寄存器的端值以获得第二比例系数，还通过与第一通路并联的第二通路实现盾构机的慢速掘进，在所述第二通路中，串联设置备用开关，并将备用开关与第一通路连接设置，使得第一通路处于断开或闭合状态，第二通路处于与第一通路相反的状态，将所述第一数据寄存器的值除以第二比例系数以获得第二数据寄存器的值，进而通过比例放大器、液压油泵、油缸实现对盾构机掘进速度的控制；
其中，通过备用开关使得第一通路和第二通路中的一个闭合，同时另一个断开，进而实现盾构机常规掘进和慢速掘进的切换。
2.如权利要求1所述的盾构机掘进速度的控制方法，其特征在于，在步骤1中，采集每个掘进速度对应的盾构机程序的模拟输入值，测量设定的时间段的位移值，如果测得的时间段的位移值超出零至所述慢速掘进最大值的范围，则调节所述限速控制电位器以使得其掘进速度大于零且小于等于所述慢速掘进最大值。
3.如权利要求1所述的盾构机掘进速度的控制方法，其特征在于，将所述第二数据寄存器的值加上使得液压油泵临界工作的盾构机程序的模拟输入值后传送给比例放大器。
4.如权利要求3所述的盾构机掘进速度的控制方法，其特征在于，所述第一比例系数为2。
5.如权利要求3所述的盾构机掘进速度的控制方法，其特征在于，所述慢速掘进的掘进速度范围为大于0且小于等于10毫米每分钟，所述常规掘进的掘进速度范围为大于0且小于等于100毫米每分钟。
6.如权利要求5所述的盾构机掘进速度的控制方法，其特征在于，盾构机程序模拟输入值为盾构机程序中的模数转换单元的值，所述限速控制电位器额定电压为0～10伏，该额定电压对应的盾构机程序模拟输入值为0～4000，使得液压油泵临界工作的盾构机程序的模拟输入值的范围为大于等于2000，且小于等于4000。
7.如权利要求6所述的盾构机掘进速度的控制方法，其特征在于，所述液压油泵的放大电流为430～600毫安，使得液压油泵工作的盾构机程序的模拟输入临界值为2000。
8.如权利要求6所述的盾构机掘进速度的控制方法，其特征在于，设定的所述慢速掘进最大值为5毫米每分钟，在所述慢速掘进最大值时的第一数据寄存器值为400，对应的第二数据寄存器的端值为200，所述第二比例系数为20。
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