CN113482639A

CN113482639A - 一种基于比例阀放大器的盾构机液压站优化控制系统

Info

Publication number: CN113482639A
Application number: CN202110940271.5A
Authority: CN
Inventors: 刘子铭; 李星亿
Original assignee: Anshan Hanyang Technology Equipment Co ltd
Current assignee: Anshan Hanyang Technology Equipment Co ltd
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2021-10-08

Abstract

一种基于比例阀放大器的盾构机液压站的优化控制系统，属于盾构机领域技术领域，包括与液压阀组的比例阀相连的比例阀放大器，所述比例阀放大器与PLC及电源相连，控制步骤如下：将比例放大器设置为6个阶段的电流值，分别为0%、10%、30%、50%、80%、100%，根据每个阶段比例阀放大器的线性关系进行参数调整，设置相应比例阀所在液压站的排量或者压力曲线。本发明通过PLC控制比例放大器来控制液压站，通过电能直接转化机械能，效率高。利用比例阀放大器的可靠性、精度高、安装便利和调试方便的优点并结合液压比例阀，形成一个具有平稳控制的系统。

Description

一种基于比例阀放大器的盾构机液压站优化控制系统

技术领域

本发明属于盾构机领域技术领域，具体涉及一种基于比例阀放大器的盾构机液压站优化控制系统。

背景技术

目前市场上盾构机系统中，提升产品的安全及便利性能是一个经常被忽略的问题，在现场运行过程中，盾构机液压站是否正常运作是盾构机掘进是否正确的必要因素。因此，能够远程通过比例阀放大器实时监控并控制液压站比例阀的运行情况尤为重要。

目前市场上盾构机的液压比例阀的控制大多都是手动的，控制反映速度慢，操作繁琐，无法真实反映液压站实时的运行情况；对于地质复杂的地层，更容易危险。

发明内容

基于目前市场上盾构机的液压比例阀的控制大多都是手动的，控制反映速度慢的技术问题，本发明提出一种基于比例阀放大器的盾构机液压站优化控制系统，通过PLC控制比例放大器来控制液压站，通过电能直接转化机械能，效率高。利用比例阀放大器的可靠性、精度高、安装便利和调试方便的优点并结合液压比例阀，形成一个具有平稳控制的系统。

本发明采用如下技术方案：

一种基于比例阀放大器的盾构机液压站的优化控制系统，包括与液压阀组的比例阀相连的比例阀放大器，所述比例阀放大器与PLC及电源相连，控制步骤如下：将比例放大器设置为6个阶段的电流值，分别为0%、10%、30%、50%、80%、100%，根据每个阶段比例阀放大器的线性关系进行参数调整，设置相应比例阀所在液压站的排量或者压力曲线。

进一步地，所述根据每个阶段比例阀放大器的线性关系进行参数调整具体如下：

当设定的电流值为0%阶段：无需调节；

当设定的电流值为10%阶段：当反馈的电流值大于a，此时比例放大器对应的液压泵站排量或者压力过大，通过PLC降低比例放大器10%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于a，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，通过PLC提高比例放大器10%状态下的电流设定值；

当设定的电流值为30%阶段：当反馈的电流值大于b，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，通过PLC降低比例放大器30%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于b，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，通过PLC提高比例放大器30%状态下的电流设定值；

当设定的电流值为50%阶段：当反馈的电流值大于c，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，通过PLC降低比例放大器50%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于c，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，通过PLC提高比例放大器50%状态下的电流设定值；

当设定的电流值为80%阶段：当反馈的电流值大于d，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，通过PLC降低比例放大器80%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于d，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，通过PLC提高比例放大器80%状态下的电流设定值；

当设定的是100%阶段：当反馈的电流值大于e，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，通过PLC降低比例放大器100%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于e，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，通过PLC提高比例放大器100%状态下的电流设定值。

进一步地，所述a为比例阀满量程电流的10%，所述b为比例阀满量程电流的30%，所述c为比例阀满量程电流的50%，所述d为比例阀满量程电流的80%，所述e为比例阀满量程电流的100%。

本发明的优点与效果为：

本发明为一种基于比例阀放大器的盾构机液压站优化控制系统，采用比例阀放大器进行分段调节控制，具有可靠性高，抗干扰，调试便利，能适应系统的发展需要，控制规律独立性强、控制精确，有效避免往复动作，易于实现等优点，可以根据调试期间的实时情况调节参数，获得最优的投切方案，从而达到优化系统运行的目的。

附图说明

图1为电气控制系统原理图；

图2为液压站系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步解释。

本发明为一种基于比例阀放大器的盾构机液压站的优化控制系统，如图1所示，包括与液压阀组的比例阀相连的比例阀放大器，所述比例阀放大器与PLC及电源相连，控制步骤如下：将比例放大器设置为6个阶段的电流值，分别为0%、10%、30%、50%、80%、100%，根据每个阶段比例阀放大器的线性关系进行参数调整，设置相应比例阀所在液压站的排量或者压力曲线。图2为液压站系统原理图。

所述根据每个阶段比例阀放大器的线性关系进行参数调整具体如下：

当设定的电流值为0%阶段：无需调节；

当设定的电流值为10%阶段：当反馈的电流值大于a，此时比例放大器对应的液压泵站排量或者压力过大，则降低比例放大器10%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于a，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，则提高比例放大器10%状态下的电流设定值；

当设定的电流值为30%阶段：当反馈的电流值大于b，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，则降低比例放大器30%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于b，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，则提高比例放大器30%状态下的电流设定值；

当设定的电流值为50%阶段：当反馈的电流值大于c，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，则降低比例放大器50%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于c，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，则提高比例放大器50%状态下的电流设定值；

当设定的电流值为80%阶段：当反馈的电流值大于d，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，则降低比例放大器80%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于d，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，则提高比例放大器80%状态下的电流设定值；

当设定的是100%阶段：当反馈的电流值大于e，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，则降低比例放大器100%状态下的电流设定值；

当反馈的电流值小于e，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小时，则提高比例放大器100%状态下的电流设定值。

所述a为比例阀满量程电流的10%，所述b为比例阀满量程电流的30%，所述c为比例阀满量程电流的50%，所述d为比例阀满量程电流的80%，所述e为比例阀满量程电流的100%。

本发明是将阀组调节方法应用于盾构机的液压系统中，提出通过PLC控制比例放大器策略来控制液压站运行的方法。本发明相对于传统盾构机液压站的控制方法，效率相对纯液压系统效率高。利用比例阀放大器的可靠性、精度高、安装便利和调试方便的优点并结合液压比例阀，形成一个具有平稳控制的系统。

本发明选用AB可编程逻辑控制器PLC作为主控单元，通过PLC与比例阀放大器的通信获得系统运行参数，同时控制系统可随时与上位机进行数据交互。选用比例阀放大器作为测试对象，通过该比例阀利用阀芯行程、节流开度和流量变化与施加给电控装置即比例阀放大器的指令信号的大小成比例，此时，阀芯开口形状和渐进的特性曲线，能体现对比例阀的控制状态，比例阀放大器能精准控制这一情况。比例阀放大器具有可靠性高、运算精确、获取参数全面的特点，其获得的参数都可通过通信口读出，信号的采集过程具有较高的抗干扰能力。以比例阀放大器作为参数控制对象，提高了整个系统的可靠性。

实施例1

根据现场配合液压调试，首先通过USB通讯接口连接比例放大器和PLC，其次通过相关软件对控制液压阀组的比例放大器大致设置6个阶段的电流值，分别是0%、10%、30%、50%、80%、100%6个阶段，此时默认的是是线性关系。根据液压现场调试需求，适当调整每个阶段比例阀放大器的线性来进行参数调整，并可以实时给液压提供比例阀的参数，达到液压站电机正常运作的效果，盾构机因此才能正常工作。

当设定的是0%阶段：默认为0，无需调节。

当设定的是10%阶段：当反馈的电流值大于120mA，此时比例放大器对应的液压泵站排量或者压力过大，需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件降低比例放大器10%状态的电流设定值。

当反馈的电流值小于120mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件提高比例放大器10%状态的电流设定值。

当设定的是30%阶段：当反馈的电流值大于360mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件降低比例放大器30%状态的电流设定值。

当反馈的电流值小于360mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，此时需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件提高比例放大器30%状态的电流设定值。

当设定的是50%阶段：当反馈的电流值大于600mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件降低比例放大器50%状态的电流设定值。

当反馈的电流值小于600mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件提高比例放大器50%状态的电流设定值。

当设定的是80%阶段：当反馈的电流值大于960mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件降低比例放大器80%状态的电流设定值。

当反馈的电流值小于960mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小，需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件提高比例放大器80%状态的电流设定值。

当设定的是100%阶段：当反馈的电流值大于1200mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过大，需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件降低比例放大器100%状态下的电流设定值。

当反馈的电流值小于1200mA，此时比例放大器的液压泵站排量或者压力过小时，此时需要PLC或者画面操作或者该比例放大卡的相关软件提高比例放大器100%状态的电流设定值。

这样一个比例阀的6个阶段通过实际情况测试完，对应该比例阀的泵站的排量或者是压力曲线基本设置完成。

最后，利用比例阀放大器的0-10V电压输出，接入10K或20K的电位计，即可通过PLC远程控制比例放大器，从而控制液压泵站的液压比例阀，液压比例阀进而控制泵站的运转，并可以同时通过软件或者PLC或者画面监测比例阀的实时参数情况。

Claims

1.一种基于比例阀放大器的盾构机液压站的优化控制系统，其特征在于：包括与液压阀组的比例阀相连的比例阀放大器，所述比例阀放大器与PLC及电源相连，控制步骤如下：将比例放大器设置为6个阶段的电流值，分别为0%、10%、30%、50%、80%、100%，根据每个阶段比例阀放大器的线性关系进行参数调整，设置相应比例阀所在液压站的排量或者压力曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于比例阀放大器的盾构机液压站的优化控制系统，其特征在于：所述根据每个阶段比例阀放大器的线性关系进行参数调整具体如下：

当设定的电流值为0%阶段：无需调节；

3.根据权利要求2所述的一种基于比例阀放大器的盾构机液压站的优化控制系统，其特征在于：所述a为比例阀满量程电流的10%，所述b为比例阀满量程电流的30%，所述c为比例阀满量程电流的50%，所述d为比例阀满量程电流的80%，所述e为比例阀满量程电流。