CN212847242U - 一种盾构机模拟驾驶操作训练平台 - Google Patents

Abstract

一种盾构机模拟驾驶操作训练平台，包括柜体、操作面板、VR仿真展示屏、触摸屏、平台主机、PLC控制模块、通讯服务数据处理模块；所述平台主机设置于柜体内部，与其连接的显示屏与触摸屏设置于柜体正面上部，所述触摸屏分为两块并排设置，所述操作面板设置于柜体正面中部，所述PLC控制模块设置于柜体内部，通过操作面板进行控制；所述通讯服务数据处理模块分别连接PLC控制模块和平台主机，将PLC控制模块的数据传输至平台主机，所述平台主机连接VR仿真展示屏。

Description

一种盾构机模拟驾驶操作训练平台

技术领域

本实用新型涉及盾构机领域，具体涉及一种盾构机模拟驾驶操作训练平台。

背景技术

目前市面中还未有较好的盾构机模拟驾驶操作的训练设备，导致未经训练的人员正式操作时易发生问题，造成不必要的损失。

发明内容

本实用新型针对上述存在的问题，提出一种盾构机模拟驾驶操作训练平台。

一种盾构机模拟驾驶操作训练平台，包括柜体、操作面板、VR仿真展示屏、触摸屏、平台主机、PLC控制模块、通讯服务数据处理模块；

所述平台主机设置于柜体内部，与其连接的显示屏与触摸屏设置于柜体正面上部，所述触摸屏分为两块并排设置，所述操作面板设置于柜体正面中部，所述PLC控制模块设置于柜体内部，通过操作面板进行控制；

所述通讯服务数据处理模块分别连接PLC控制模块和平台主机，将PLC控制模块的数据传输至平台主机，所述平台主机连接VR仿真展示屏。

进一步地，所述触摸屏配套设有一体式电脑。

进一步地，所述操作面板上布置操作盾构机的开关按钮，具体包括：“控制电源”开关、“紧急停止”按钮、“灯测试”按钮、“止蜂鸣”按钮、“集中润滑泵停止/启动”转换开关、“盾尾密封油脂泵停止/启动”转换开关、“加泥加水泵停止/启动”转换开关、“泡沫泵停止/启动”转换开关、“螺旋机模式”转换开关、“螺旋机泵停止/启动”转换开关、“螺旋机反转/正转”转换开关、“盾构模式”转换开关、Ø“推进泵停止/启动”转换开关、“推进油缸缩回/伸出”转换开关、Ø“刀盘电机停止/启动”转换开关、“刀盘转向反转/正转”转换开关、“皮带机联络信号”按钮、“皮带机停止/启动”转换开关、“闸门泵停止/启动”转换开关、“后闸门关闭/打开”转换开关、“铰接泵停止/启动”转换开关、“上油缸缩回/伸出”转换开关、“下油缸缩回/伸出”转换开关、“左油缸缩回/伸出”转换开关、“右油缸缩回/伸出”转换开关、“1号注浆泵停止/启动”转换开关、“2号注浆泵停止/启动”转换开关、“左上注入口关闭/打开”转换开关、“左上注入口关闭/打开”转换开关。

进一步地，所述柜体的正面下部安装报警用蜂鸣器和物品存放柜。

进一步地，所述操作面板通过旋转机构与柜体连接，不使用时往上掀开进行折叠。

进一步地，柜体采用2.0厚镀锌板制作，喷涂RAL7035环氧树脂漆。

进一步地，所述PLC控制模块采用三菱Q系列PLC，具体配置如下：PLC基板：Q35B；CPU：Q03UDE；输入模块：QX42；输入模块：QX41；输出模块：QY10；模拟量输入模块：Q64AD。

本实用新型达到的有益效果为：本训练平台实现了正常运行的盾构操控驾驶模拟，能够对操作人员进行训练，训练效果好，操作方便，功能齐全。

附图说明

图1为本实用新型所述训练平台的正面结构示意图。

图2为本实用新型所述训练平台的侧面结构示意图。

图3为本实用新型所述训练平台的内部模块相互关系示意图。

图中，1-柜体，2-操作面板，3-第一触摸屏，4-第二触摸屏，5-蜂鸣器，6-物品存放柜，7-VR仿真展示显示屏。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

一种盾构机模拟驾驶操作训练平台，包括尺寸为宽1200*高1300*深600的柜体1，采用上中下结构，最上方设有VR仿真展示屏7，VR仿真展示屏7下方并排安装一台15英寸工业触摸屏作为第一触摸屏3（盾构机数据）和一台19英寸工业触摸一体式电脑（测量导向、数据采集电脑），其包括第二触摸屏4，中间部分为操作面板2，上面布置操作盾构机的各种开关按钮，底下部分安装报警用蜂鸣器5及存放资料、工具等的物品存放柜6，上下箱门均可打开，中间操作面板2可往上掀开。柜体1内部还安装有PLC控制模块、通讯服务数据处理模块。整个柜体1采用2.0厚镀锌板制作，喷涂RAL7035环氧树脂漆。

柜体中还设有另一保存有VR仿真模型及程序的电脑，该电脑与VR仿真展示屏7连接，在接受通讯服务数据处理模块发送的PLC控制模块数据后，进行VR仿真，并通过VR仿真展示屏7显示最终结果。

在此操作训练平台上能进行盾构机正常掘进操作（管片拼装除外，由外置手操盒控制），操作方式通过操作面板2开关按钮、速度调节旋钮并结合触摸屏3完成，操作训练平台具有故障报警功能，盾构机掘进过程中的数据显示由一台15英寸触摸屏3完成；操作训练平台具有盾构机实时数据采集、保存功能；操作训练平台安装导向系统电脑一体式电脑，具备盾构机实时姿态及姿态趋势查询界面。

操作面板2布局及功能描述：

“控制电源”开关，盾构司机离开操作室时，必须切断此开关，断开PLC电源。司机进入操作室，打开此开关才能进行盾构机的操作。

“紧急停止”按钮，一旦发生紧急状况，压下此按钮，盾构机所有动作立即停止，紧急状况排除后，顺时针旋转此按钮即可复位。

“灯测试”按钮，此按钮用来测试各指示灯、蜂鸣器是否完好。

“止蜂鸣”按钮，如盾构机发生故障，故障信息在触摸屏画面显示，同时故障蜂鸣器发出讯响，按下此按钮，蜂鸣器停止发声，但故障信息仍在。

“集中润滑泵停止/启动”转换开关，用来控制润滑油脂泵电机的启停。

“盾尾密封油脂泵停止/启动”转换开关，用来控制盾尾密封油脂泵气阀的开/关。

“加泥加水泵停止/启动”转换开关，用来控制加泥加水泵电机的启停，加泥加水注入管路在触摸屏上选择。

“泡沫泵停止/启动”转换开关，用来控制泡沫泵电机的启停，泡沫注入管路在触摸屏上选择。

“螺旋机模式”转换开关，用来切换螺旋机的操作模式，螺旋机转速分“手动”和“自动”两种，“手动”模式时，通过“螺旋机调速”电位器来调节螺旋机转速，“自动”模式时，螺旋机转速可以通过触摸屏来选择“体积”或者“土压”控制自动调节转速。

“螺旋机泵停止/启动”转换开关，用来控制螺旋机液压泵站电机的启停。

“螺旋机反转/正转”转换开关，用来控制螺旋机的旋转方向，正常时螺旋机为正转，螺旋机反转时需手动把开关置于“反转”位置，松开手反转立即停止。

“盾构模式”转换开关，用来切换盾构机的操作地点，分“拼装”和“掘进”两种，“拼装”模式时，只能在机内进行推进油缸的“缩回”或“伸出”动作，且推进油缸“伸动作”时为低压伸出（一般不超过10MPa），推进油缸“缩动作”时为中压缩回（一般不超过20MPa），“掘进”模式时，只能在操作室进行推进油缸的“缩回”或“伸出”动作，推进油缸“伸动作”时，区域压力可通过触摸屏设定（一般不超过30.5MPa）。

“推进泵停止/启动”转换开关，用来控制推进油缸液压泵站电机的启停。

“推进油缸缩回/伸出”转换开关，开关置于“伸”位置时，推进油缸开始伸出，通过调节“推进油缸速度调节”来调节油缸伸出的速度，正常情况时，操作室不能进行推进油缸“缩动作”，除非通过触摸屏按钮解除后才能进行。

“刀盘电机停止/启动”转换开关，用来控制大刀盘电机的启停。

“刀盘转向反转/正转”转换开关，用来控制大刀盘的旋转方向，刀盘的旋转速度可通过“刀盘速度调节”电位器进行。刀盘在反转/正转切换时，有延时保护功能。

“皮带机联络信号”按钮，当需要启动皮带机时，先按下此按钮，发出讯响，通知外面的人员注意安全。

“皮带机停止/启动”转换开关，用来控制皮带机的启停，皮带机运转前必须先按下“皮带机联络信号”按钮，否则皮带机不运转。皮带机正常情况下为“正转”，特殊情况下如需进行反转，则需通过触摸屏按钮选择。

“闸门泵停止/启动”转换开关，用来控制闸门液压泵站电机的启停。

“后闸门关闭/打开”转换开关，用来控制后闸门的关闭或者打开动作，闸门行程在触摸屏显示。

“铰接泵停止/启动”转换开关，用来控制铰接油缸液压泵站电机的启停。

“上油缸缩回/伸出”转换开关，用来控制上区铰接油缸的“缩回”或者“伸出”，铰接油缸行程在触摸屏显示。

“下油缸缩回/伸出”转换开关，用来控制下区铰接油缸的“缩回”或者“伸出”，铰接油缸行程在触摸屏显示。

“左油缸缩回/伸出”转换开关，用来控制左区铰接油缸的“缩回”或者“伸出”，铰接油缸行程在触摸屏显示。

“右油缸缩回/伸出”转换开关，用来控制右区铰接油缸的“缩回”或者“伸出”，铰接油缸行程在触摸屏显示。

“1号注浆泵停止/启动”转换开关，用来控制1号注浆泵站电机的启停。

“2号注浆泵停止/启动”转换开关，用来控制2号注浆泵站电机的启停。

“左上注入口关闭/打开”转换开关，用来控制左上注浆管路注入阀门的关闭或者打开。

“左上注入口关闭/打开”转换开关，用来控制左上注浆管路注入阀门的关闭或者打开。

PLC控制系统：此仿真控制系统采用日系盾构机最多使用的三菱Q系列PLC，具体配置如下：PLC基板：Q35B（有2个槽备用）；CPU：Q03UDECPU（自带以太网接口，与上位机及触摸屏通讯）；输入模块：QX42（数字量64点，按钮、转换开关等信号输入PLC）；输入模块：QX41（数字量32点，按钮、转换开关等信号输入PLC）；输出模块：QY10（数字量16点，故障报警、指示灯等信号输出）；模拟量输入模块：Q64AD（模拟量4路，螺旋机转速、推进速度、大刀盘旋转速度等调节）。

盾构操作工序及功能逻辑描述：盾构机主要分“掘进”和“拼装”两种操作工序。

“掘进”操作工艺流程及逻辑关系：转动“盾构模式拼装/掘进”开关，使其处于“掘进”位置；泥斗车停放在皮带机出泥口位置；同步注浆箱浆液准备完成。

启动“集中润滑泵”，集中润滑泵正常运转，集中润滑分“连续”和“间歇”两种模式，连续运转模式，泵启动即一直运转，间歇运转模式时，可通过触摸屏设置“停止时间”及“运转时间”，在满足润滑需要的情况下，减少油脂用量，集中润滑有“油位低”及“润滑油加油异常”报警信息。

选择“刀盘转向反转/正转”，启动“刀盘电机”，大刀盘开始按照选择的方向旋转，调节“刀盘旋转速度调节”电位器，刀盘旋转速度相应改变，刀盘旋转前必须使“集中润滑泵”处于运转，刀盘电流、扭矩及转速在触摸屏显示。

按下“皮带机联络信号”按钮，蜂鸣器发出警报声，30秒后自动停止，然后启动“皮带机反转/正转”开关，一般皮带机只能进行“正转”操作，如需进行“反转”操作，必须通过触摸屏设置。

启动“闸门泵”，闸门液压泵开始运转，启动“闸门关闭/打开”开关，开启闸门，如果闸门处于全闭位置时，螺旋机禁止旋转。

选择“螺旋机手动/自动”模式，启动“螺旋机泵”开关，螺旋机液压泵开始运转，启动“螺旋机反转/正转”开关，一般螺旋机只能进行“正转”操作，螺旋机开始旋转，如需“反转”操作，必须手动将开关置于“反转”位置，松手即停。当选择“手动”模式时，通过调节“螺旋机速度调节”电位器，即可调整螺旋机转速，当选择“自动”模式时，通过触摸屏选择“体积”或者“土压”控制，系统即可自动调整螺旋机转速来满足，螺旋机转速及油压在触摸屏显示。

启动“推进泵”，推进系统液压泵开始运转，通过触摸屏选择推进油缸数量，启动“推进油缸缩回/伸出”开关，一般掘进模式下推进油缸只能进行“伸出”操作，如需进行“缩回”操作，必须通过触摸屏进行解锁。通过触摸屏调节四个区域的推进油压（0~100%），通过“推进油缸速度调节”电位器，即可调整推进油缸伸出速度，四个区域的油压、油缸行程和推进速度在触摸屏显示。

启动“铰接泵”，铰接液压泵开始运转，根据需要，启动“上油缸缩回/伸出”或“下油缸缩回/伸出”或“左油缸缩回/伸出”或“右油缸缩回/伸出”，铰接油缸即动作，四个区域的行程在触摸屏显示。

启动“1号注浆泵”和“2号注浆泵”，注浆液压泵站开始运转，选择“左上注入口关闭/打开”，使其处于打开状态，选择“左下注入口关闭/打开”，使其处于打开状态，选择“右上注入口关闭/打开”，使其处于打开状态，选择“右下注入口关闭/打开”，使其处于打开状态，启动“注浆停止/开始”开关，注浆即开始注入，必须至少选择一条管路，否则“注浆开始”不能启动，注浆管路压力高，系统自动停止，四根注浆管路的注浆量及注浆总量在触摸屏显示。

通过触摸屏3选择加泥加水管路，启动“加泥加水泵”，加泥加水泵开始运转，系统即进行加泥加水动作，必须至少选择一条管路，否则“加泥加水泵”不能运转，加泥加水管路压力高，系统自动停止。

通过触摸屏3选择泡沫注入管路，启动“泡沫泵”，泡沫泵开始运转，系统即进行泡沫注入动作，必须至少选择一条管路，否则“泡沫泵”不能运转，泡沫管路压力高，系统自动停止。

通过触摸屏3选择盾尾密封油脂注入点（1~6号），启动“盾尾密封油脂泵”，盾尾密封油脂即开始注入。

“拼装”操作工艺流程及逻辑关系：

转动“盾构模式拼装/掘进”开关，使其处于“拼装”位置。

通过“拼装机手操盒”上的“泵启动/停止”按钮来控制拼装机旋转泵及拼装机泵的运转。

根据需要，按下“拼装机手操盒”上各功能按钮，拼装机即开始动作；拼装机旋转设左右两个极限限位，旋转度数为±200度，拼装机旋转时发出警示音及警示灯闪烁。

“拼装”模式时，通过触摸屏3来选择并控制“推进油缸”的“缩回”或者“伸出”，油缸速度不可调，为了防止盾构机往前移动，一般最大“伸出”压力不超过“10MPa”。

通讯服务数据处理模块是解决PLC控制器数据到PLC服务器到VR模型之间的数据传输驱动协议。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (4)

1.一种盾构机模拟驾驶操作训练平台，其特征在于：

所述训练平台包括柜体、操作面板、VR仿真展示屏、触摸屏、平台主机、PLC控制模块、通讯服务数据处理模块；

所述平台主机设置于柜体内部，与其连接的显示屏与触摸屏设置于柜体正面上部，所述触摸屏分为两块并排设置，所述操作面板设置于柜体正面中部，所述PLC控制模块设置于柜体内部，通过操作面板进行控制；

所述通讯服务数据处理模块分别连接PLC控制模块和平台主机，将PLC控制模块的数据传输至平台主机，所述平台主机连接VR仿真展示屏。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机模拟驾驶操作训练平台，其特征在于：所述触摸屏配套设有一体式电脑。

3.根据权利要求1所述的一种盾构机模拟驾驶操作训练平台，其特征在于：所述操作面板上布置操作盾构机的开关按钮。

4.根据权利要求1所述的一种盾构机模拟驾驶操作训练平台，其特征在于：所述操作面板通过旋转机构与柜体连接，不使用时往上掀开进行折叠。

Images