CN208421618U - 一种基于plc的喷雾养护台车的电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，喷雾养护台车电气控制系统包括控制单元和与控制单元连接的检测单元和执行单元，控制单元包括PLC控制器、变频器、继电器、接触器和其他辅助控制元件。所述检测单元包括用于检测混凝土表面湿度的红外线湿度检测仪、用于检测混凝土表面温度的红外温度传感器、水温传感器、液位传感器、设置在喷雾养护台车行走机构上的前进限位开关和后退限位开关；所述执行单元包括行走电机、水泵和加热棒。本实用新型能够自动持续有效的对衬砌混凝土进行喷雾养护，提高了养护效率，减少工人劳动强度，同时降低水温与养护混凝土的温差，提高养护质量。

Description

一种基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统

技术领域

本实用新型涉及电气控制系统技术领域，具体为一种基于PLC的喷雾养护台车电气控制系统。

背景技术

在隧道施工中，二衬混凝土浇筑后需要14天以上的喷淋养护，如果二衬混凝土养护措施不当，混凝土强度就不能快速达到设计要求，且表面易产生温度裂纹及裂缝，直接影响隧道施工质量。目前二衬混凝土养护多采用人工雾炮养护，所述人工雾炮养护是工人使用雾炮机对已衬砌好的混凝土表面进行喷水养护，其缺点是耗费人力，养护时间以及养护效果都得不到保证。

因此现在亟待一种在隧道内能够高效、自动以及过程可监控的养护方式。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统。

一种基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统：喷雾养护台车底部为行走机构，行走机构包括轮系、驱动轮系的行走电机以及沿隧道纵向铺设的与轮系相配合的行走轨道；喷雾养护台车上设置有小储水箱和大储水箱，大储水箱通过管道与小储水箱连通，并在管道上设置第一水泵；小储水箱内设置有加热棒；喷雾养护台车顶部是喷雾架，喷雾架上设置喷头，喷头通过喷水管路与小储水箱连通，并在管路上设置第二水泵；喷雾养护台车上设置有电控箱；

喷雾养护台车的电气控制系统包括：控制单元、检测单元和执行单元，

所述检测单元包括用于检测混凝土表面湿度的红外线湿度检测仪、用于检测混凝土表面温度的红外温度传感器、用于检测小储水箱水温的水温传感器、用于检测大储水箱低液位的大储水箱低液位传感器、用于检测小储水箱高液位的小储水箱高液位传感器、用于检测小储水箱低液位的小储水箱低液位传感器、设置在所述行走机构的前端的前进限位开关、设置在所述行走机构的后端的后退限位开关；

所述执行单元包括所述行走电机、所述第一水泵、所述第二水泵和所述加热棒；

所述控制单元包括PLC控制器、变频器、继电器和接触器；

PLC控制器的输入端与所述红外线湿度检测仪、红外温度传感器、水温传感器、大储水箱低液位传感器、小储水箱高液位传感器、小储水箱低液位传感器、前进限位开关、后退限位开关连接，PLC控制器的输出端与所述变频器的控制端子连接，变频器的输出端子与行走电机相连接，实现对行走电机的控制，PLC控制器的输出端还通过继电器和接触器组件与所述第一水泵、所述第二水泵和所述加热棒连接，实现对水泵和加热棒的启停控制。

在上述技术方案中，所述控制单元包括控制按钮，控制按钮与PLC控制器的输入端连接，控制按钮包括手动/自动按钮、温控选择旋钮、湿度检测选择旋钮、前进启动按钮、后退启动按钮、手动上水按钮和停止按钮。

在上述技术方案中，执行单元还包括警报灯，警报灯与PLC控制器的输出端连接，所述警报灯分为行走养护警报灯和缺水警报灯，所述行走养护报警灯在所述喷雾养护台车行走时开启，提醒周围人员注意避让；所述缺水报警灯在所述大储水箱内水位低于下限值时自动开启，提醒操作人员进行补水。

在上述技术方案中，所述接触器包括控制第一水泵接触器、控制第二水泵接触器和控制加热棒接触器；所述继电器包括控制行走养护警报灯继电器、控制缺水警报灯继电器、控制第一水泵接触器继电器、控制第二水泵接触器继电器和控制加热棒接触器继电器；PLC控制器的输出端子与继电器的线圈接线端相连接；所述控制第一水泵接触器继电器的辅助触点与第一水泵接触器的线圈接线端相连接、所述控制第二水泵接触器继电器的辅助触点与第二水泵接触器的线圈接线端相连接、所述控制加热棒接触器继电器的辅助触点与控制加热棒接触器的线圈接线端相连接；所述控制第一水泵接触器的主触点与第一水泵相连接、控制第二水泵接触器的主触点与第二水泵相连接、控制加热棒接触器的主触点与加热棒相连接。

在上述技术方案中，所述控制单元的电气元件安装在电控箱内部以及面板上；所述检测单元的红外温度传感器和红外湿度检测仪安装在小储水箱外侧；所述检测单元的水温传感器安装在小储水箱的内壁。

在上述技术方案中，在行走轨道的两端设置限位块，通过前进限位开关、后退限位开关检测喷雾养护台车是否运行到轨道的前后两端限位块的截止位置。

在上述技术方案中，所述PLC控制器还与触摸屏通过以太网口相连接来进行通讯。触摸屏用于显示所述检测单元所检测出的相应数值，以及用于设定控制所述喷雾养护台车所需的相应参数。

在上述技术方案中，喷雾养护台车的电气控制系统还包括水源处理器、控制水源处理器接触器、控制水源处理器接触器继电器，所述水源处理器设置在小储水箱出水口处，PLC控制器的输出点与控制水源处理器接触器继电器的线圈接线端相连接，控制水源处理器接触器继电器的辅助触点与控制水源处理器接触器的线圈接线端相连接，控制水源处理器接触器与水源处理器相连接。当养护启动后，PLC控制器会同时启动水源处理器。

喷雾养护台车电气控制系统的自动运行方法：在养护混凝土前，将轨道提前铺设在需要养护的区间内，定位好所述限位块，并在所述触摸屏界面上设定好往复循环次数，利用所述检测单元的红外温度传感器和水温传感器开始监测混凝土表面和水箱内的温度，同时所述PLC控制器将所述红外温度传感器与水温传感器检测来的信号值进行换算比对，当所述红外传感器检测的混凝土表面温度比所述水温传感器检测的水温大于等于15度时，所述PLC控制器将自动开启加热棒对水进行加热，直到混凝土表面温度和水箱内水温差小于15度才会启动养护；在养护期间，如果所述PLC控制器监测到小储水箱内的水温高于混凝土表面的温度时，所述PLC控制器会自动关闭加热棒；在养护启动后，所述第二水泵会从小储水箱内抽水供到碰雾管路，使水以雾状形式均匀的喷洒到待养护的混凝土表面上；当所述行走装置行走到所述行走限位块位置时，会触发所述限位开关，所述行走装置会自动折返；当所述喷雾养护台车完成一个养护周期后停止养护，所述湿度检测仪按设定的时间监测混凝土表面的湿度，当混凝土表面湿度降低于设定值时，所述PLC控制器会自动开始下一个养护周期。

进一步的，在工作过程中，小储水箱高液位传感器和小储水箱低液位传感器会实时监测小储水箱内的水位情况，当小储水箱低液位传感器检测到小储水箱的水位过低时，PLC控制器会控制第一水泵启动，向小储水箱蓄水，蓄水水到一定高度会触发小储水箱高液位传感器，则PLC控制器会控制第一水泵停止；大储水箱低液位传感器也会实时检测大储水箱水位情况，当大储水箱低液位传感器检测到大储水箱的水位过低时，PLC控制器控制缺水警报灯启动，进行报警。

本实用新型所述电气控制系统的优点在于：能够自动持续有效的对衬砌混凝土进行喷雾养护，提高了养护效率，减少工人劳动强度，同时降低水温与养护混凝土的温差，提高养护质量。

附图说明

图1是本实用新型所述喷雾养护台车的结构后视示意图。

图2是本实用新型所述喷雾养护台车的结构侧视示意图。

图3是本实用新型所述喷雾养护台车电气控制系统控制流程图。

图中标记所示：1-行走机构，2-小储水箱，3-大储水箱，4-电缆卷盘，5-喷雾架，6-电控箱。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一

喷雾养护台车底部为行走机构1，行走机构包括轮系、驱动轮系的行走电机以及沿隧道纵向铺设的与轮系相配合的行走轨道；喷雾养护台车上设置有小储水箱2和大储水箱3，大储水箱通过管道与小储水箱连通，并在管道上设置第一水泵，通过控制第一水泵的启停，实现由大储水箱向小储水箱的蓄水；小储水箱内设置有加热棒；喷雾养护台车顶部是喷雾架5，喷雾架为圆弧型，其形状与隧道顶面相一致，喷雾架上等间隔的设置喷头，喷头通过管路与小储水箱连通，并在管路上设置第二水泵，通过控制第二水泵的启停，实现喷雾控制；喷雾养护台车上设置有电缆卷盘4，通过电缆卷盘4上的线缆为控制系统供电；喷雾养护台车上设置有报警灯；喷雾养护台车上设置有电控箱6。

喷雾养护台车的电气控制系统包括：控制单元、检测单元和执行单元。所述控制单元包括PLC控制器、触摸屏、变频器、控制按钮、继电器、接触器；所述检测单元包括红外线湿度检测仪、红外温度传感器、水温传感器、液位传感器、限位开关和流量计；所述执行单元包括所述行走电机、所述第一水泵、所述第二水泵、所述报警灯和所述加热棒。

进一步地，所述控制按钮包括手动/自动按钮、温控选择旋钮、湿度检测选择旋钮、前进启动按钮、后退启动按钮、手动上水按钮和停止按钮；所述限位开关包括前进限位开关、后退限位开关和急停限位开关；所述警报灯分为行走养护警报灯和缺水警报灯，所述行走养护报警灯在所述喷雾养护台车行走时开启，提醒周围人员注意避让；所述缺水报警灯在所述大储水箱内水位低于下限值时自动开启，提醒操作人员进行补水；所述接触器包括控制第一水泵接触器、控制第二水泵接触器和控制加热棒接触器；所述继电器包括控制行走养护警报灯继电器、控制缺水警报灯继电器、控制第一水泵接触器继电器、控制第二水泵接触器继电器和控制加热棒接触器继电器；所述液位传感器包括大储水箱低液位传感器、小储水箱高液位传感器和小储水箱低液位传感器。

进一步地，所述PLC控制器包含输入端子和输出端子，所述PLC控制器输入端子分为数字量信号输入点和模拟量信号输入点，所述PLC控制器数字量输入点分别与控制按钮、液位传感器和限位开关相连接；所述PLC控制器模拟量信号输入点分别与红外湿度检测仪、红外温度传感器以及水温传感器相连接；所述PLC控制器的输出端子分别与所述变频器的控制端子和所述继电器的线圈接线端相连接；所述变频器的输出端子与行走电机相连接；所述继电器的辅助触点与所述接触器的线圈接线端相连接(即所述控制第一水泵接触器继电器的辅助触点与第一水泵接触器的线圈接线端相连接、所述控制第二水泵接触器继电器的辅助触点与第二水泵接触器的线圈接线端相连接、所述控制加热棒接触器继电器的辅助触点与控制加热棒接触器的线圈接线端相连接)；所述接触器的主触点与水泵、加热棒相连接(即控制第一水泵接触器与第一水泵相连接、控制第二水泵接触器与第二水泵相连接、控制加热棒接触器与加热棒相连接)。

进一步地，所述控制单元的电气元件安装在电控箱内部以及面板上；所述检测单元的红外温度传感器和红外湿度检测仪安装在小储水箱外侧，用于监测混凝土表面的温度和湿度；所述检测单元的水温传感器安装在小储水箱的内壁，用于检测小储水箱内的水温；所述加热棒安装在小储水箱内，用于提升小储水箱内的水温；所述前进限位、后退限位和急停限位分别安装在所述行走机构的前端、后端和中间位置，在行走轨道的两端设置限位块，通过前进限位开关、后退限位开关检测喷雾养护台车是否运行到轨道的前后两端限位块的截止位置；所述大储水箱低液位传感器、小储水箱高液位传感器和小储水箱低液位传感器分别安装在大储水箱和小储水箱内，用于检测大储水箱低液位以及小储水箱高液位和小储水箱低液位。

进一步地，所述PLC控制器与触摸屏通过以太网口相连接来进行通讯。所述触摸屏用于显示所述检测单元所检测出的相应数值，以及用于设定控制所述喷雾养护台车所需的相应参数。

进一步地，所述变频器用于控制所述行走电机的转速，实现所述喷雾养护台车的行走速度可调节。

喷雾养护台车电气控制系统的自动运行方法：在养护混凝土前，将轨道提前铺设在需要养护的区间内，定位好所述限位块，并在所述触摸屏界面上设定好往复循环次数，将温控选择旋钮、湿度检测选择旋钮旋转到“是”位置，将手动/自动旋钮旋转到“自动”位置，点击前进启动按钮，此时所述检测单元的红外温度传感器和水温传感器开始监测混凝土表面和水箱内的温度，同时所述PLC控制器将所述红外温度传感器与水温传感器检测来的信号值进行换算比对，当所述红外传感器检测的混凝土表面温度比所述水温传感器检测的水温大于等于15度时，所述PLC控制器将自动开启加热棒对水进行加热，直到混凝土表面温度和水箱内水温差小于15度才会启动养护；在养护期间，如果所述PLC控制器监测到小储水箱内的水温高于混凝土表面的温度时，所述PLC控制器会自动关闭加热棒；在养护启动后，所述第二水泵会从小储水箱内抽水供到碰雾管路，使水以雾状形式均匀的喷洒到待养护的混凝土表面上；当所述行走装置行走到所述行走限位块位置时，会触发所述限位开关，所述行走装置会自动折返；当所述喷雾养护台车完成一个养护周期后停止养护，所述湿度检测仪按设定的时间监测混凝土表面的湿度，当混凝土表面湿度降低于设定值时，所述PLC控制器会自动开始下一个养护周期。此外，在工作过程中，小储水箱高液位传感器和小储水箱低液位传感器会实时监测小储水箱内的水位情况，当小储水箱低液位传感器检测到小储水箱的水位过低时，PLC控制器会控制第一水泵启动，向小储水箱蓄水，蓄水到一定高度会触发小储水箱高液位传感器，则PLC控制器会控制第一水泵停止；大储水箱低液位传感器也会实时检测大储水箱水位情况，当大储水箱低液位传感器检测到大储水箱的水位过低时，PLC控制器控制缺水警报灯启动，进行报警。

进一步地，将所述温控选择旋钮旋转到“否”位置，所述喷雾养护台车将禁止温度控制功能，即将不会再检测混凝土表面与水箱内水温，不会再开启加热棒对水进行加热。

进一步地，将所述湿度检测选择旋钮旋转到“否”位置，所述喷雾养护台车将禁止湿度检测功能，即将不会在完成一个养护周期后间隔设定时间开始监测混凝土表面湿度。

进一步地，将所述手动/自动旋钮旋转到“手动”位置时，所述喷雾养护台车将不会自动完成整个养护流程，点击所述每个控制按钮时只能完成单独的动作。

实施例二

在实施例一的基础上，喷雾养护台车的电气控制系统还包括水源处理器、控制水源处理器接触器、控制水源处理器接触器继电器，所述水源处理器设置在小储水箱出水口处，PLC控制器的输出点与控制水源处理器接触器继电器的线圈接线端相连接，控制水源处理器接触器继电器的辅助触点与控制水源处理器接触器的线圈接线端相连接，控制水源处理器接触器与水源处理器相连接。当养护启动后，PLC控制器会同时启动水源处理器。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：喷雾养护台车底部为行走机构，行走机构包括轮系、驱动轮系的行走电机以及沿隧道纵向铺设的与轮系相配合的行走轨道；喷雾养护台车上设置有小储水箱和大储水箱，大储水箱通过管道与小储水箱连通，并在管道上设置第一水泵；小储水箱内设置有加热棒；喷雾养护台车顶部是喷雾架，喷雾架上设置喷头，喷头通过喷水管路与小储水箱连通，并在管路上设置第二水泵；喷雾养护台车上设置有电控箱；

喷雾养护台车的电气控制系统包括：控制单元、检测单元和执行单元；

所述检测单元包括用于检测混凝土表面湿度的红外线湿度检测仪、用于检测混凝土表面温度的红外温度传感器、用于检测小储水箱水温的水温传感器、用于检测大储水箱低液位的大储水箱低液位传感器、用于检测小储水箱高液位的小储水箱高液位传感器、用于检测小储水箱低液位的小储水箱低液位传感器、设置在所述行走机构的前端的前进限位开关、设置在所述行走机构的后端的后退限位开关；

所述执行单元包括所述行走电机、所述第一水泵、所述第二水泵和所述加热棒；

所述控制单元包括PLC控制器、变频器、继电器和接触器；

PLC控制器的输入端与所述红外线湿度检测仪、红外温度传感器、水温传感器、大储水箱低液位传感器、小储水箱高液位传感器、小储水箱低液位传感器、前进限位开关、后退限位开关连接，PLC控制器的输出端与所述变频器的控制端子连接，变频器的输出端子与行走电机相连接，实现对行走电机的控制，PLC控制器的输出端还通过继电器和接触器组件与所述第一水泵、所述第二水泵和所述加热棒连接，实现对水泵和加热棒的启停控制。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：所述控制单元包括控制按钮，控制按钮与PLC控制器的输入端连接，控制按钮包括手动/自动按钮、温控选择旋钮、湿度检测选择旋钮、前进启动按钮、后退启动按钮、手动上水按钮和停止按钮。

3.根据权利要求1所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：执行单元还包括警报灯，警报灯与PLC控制器的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：所述警报灯包括行走养护警报灯。

5.根据权利要求3所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：所述警报灯包括缺水警报灯。

6.根据权利要求1所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：所述接触器包括控制第一水泵接触器、控制第二水泵接触器和控制加热棒接触器；所述继电器包括控制行走养护警报灯继电器、控制缺水警报灯继电器、控制第一水泵接触器继电器、控制第二水泵接触器继电器和控制加热棒接触器继电器；PLC控制器的输出端子与继电器的线圈接线端相连接；所述控制第一水泵接触器继电器的辅助触点与第一水泵接触器的线圈接线端相连接、所述控制第二水泵接触器继电器的辅助触点与第二水泵接触器的线圈接线端相连接、所述控制加热棒接触器继电器的辅助触点与控制加热棒接触器的线圈接线端相连接；所述控制第一水泵接触器的主触点与第一水泵相连接、控制第二水泵接触器的主触点与第二水泵相连接、控制加热棒接触器的主触点与加热棒相连接。

7.根据权利要求1所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：所述控制单元的电气元件安装在电控箱内部以及面板上；所述检测单元的红外温度传感器和红外湿度检测仪安装在小储水箱外侧；所述检测单元的水温传感器安装在小储水箱的内壁。

8.根据权利要求1所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：在行走轨道的两端设置限位块，通过前进限位开关、后退限位开关检测喷雾养护台车是否运行到轨道的前后两端限位块的截止位置。

9.根据权利要求1所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：所述PLC控制器还与触摸屏通过以太网口相连接来进行通讯；触摸屏用于显示所述检测单元所检测出的相应数值，以及用于设定控制所述喷雾养护台车所需的相应参数。

10.根据权利要求1所述的基于PLC的喷雾养护台车的电气控制系统，其特征在于：喷雾养护台车的电气控制系统还包括水源处理器、控制水源处理器接触器、控制水源处理器接触器继电器，所述水源处理器设置在小储水箱出水口处，PLC控制器的输出点与控制水源处理器接触器继电器的线圈接线端相连接，控制水源处理器接触器继电器的辅助触点与控制水源处理器接触器的线圈接线端相连接，控制水源处理器接触器与水源处理器相连接；当养护启动后，PLC控制器会同时启动水源处理器。