一种单桶多仓结构气浮和下沉施工自动化控制装置制造方法
【专利摘要】一种单桶多仓结构气浮和下沉施工自动化控制装置，包括安装在桶体顶部的控制平台，在控制平台上安装有控制系统电气柜、测斜仪和若干GPS定位装置，在控制系统电气柜内设有PLC控制系统，PLC控制系统连接有模拟模块和模拟量输入模块，在桶体上安装有真空压力传感器，在桶体上安装有电磁阀。本实用新型测斜仪和GPS定位装置通过连接线与PLC控制系统模拟模块相接，将真空压力传感器和电磁阀通过连接线路与PLC控制系统的模拟量输入模块相连，测量桶体的倾斜角度和桶体的沉浮，测量结果经RS485通讯接口实时传输给PLC控制系统，然后对桶体的姿态和上升下降的高度进行精确的控制，操作自动化程度比较高，能有效的保证施工质量。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种自动化操作控制设备，特别是一种单桶多仓结构气浮和下沉 施工自动化控制装置。 一种单桶多仓结构气淳和下沉施工自动化控制装置
【背景技术】
[0002] 单桶多仓结构可以是采用混凝土、钢筋混凝土、钢结构等材料制作的，该类结构无 底有盖，通过仓内冲气进行浮游运输，利用排气、排水形成负压沉入土中。单桶多仓结构插 入土中可用作码头、桥梁、防波堤、船坞等工程基础或主体结构。该类结构在陆域制作完成 后往往需要在水上运输，水上运输过程需要进行充气、隔舱充其量调节、调平等作业。用作 工程时下沉时则通过泵进行抽水、抽气形成桶内外压力差使其沉入土中。气浮和下沉过程 中仅依靠肉眼观察而后调节控制会严重滞后，易造成较大失误。
【发明内容】
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种实现准确判断、 快速操作的单桶多仓结构气浮和下沉施工自动化控制装置。
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种单桶多仓结构气 浮和下沉施工自动化控制装置，其特点是：包括安装在桶体顶部的控制平台，在控制平台上 安装有控制系统电气柜、测斜仪和若干GPS定位装置，在控制系统电气柜内设有PLC控制系 统，PLC控制系统连接有监测桶体沉浮和倾斜的模拟模块和控制桶体沉浮和倾斜的模拟量 输入模块，测斜仪和GPS定位装置通过连接线与模拟模块相接，在桶体的各个仓室的进排 气管路上安装有真空压力传感器，在桶体的各个仓室的排水管路上安装有电磁阀，真空压 力传感器和电磁阀通过连接线路与模拟量输入模块相连。
[0005] 本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在控制系 统电气柜上设有与PLC自动控制系统相连的上位机。
[0006] 本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的 GPS定位装置设有四台。
[0007] 与现有技术相比，本实用新型测斜仪和GPS定位装置通过连接线与PLC控制系统 模拟模块相接，将真空压力传感器和电磁阀通过连接线路与PLC控制系统的模拟量输入模 块相连，测量桶体的倾斜角度和桶体的沉浮，测量结果经RS485通讯接口实时传输给PLC控 制系统，然后对桶体的姿态和上升下降的高度进行精确的控制，操作自动化程度比较高，能 有效的保证施工质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为本实用新型的控制系统连接图。
【具体实施方式】
[0009] -种单桶多仓结构气浮和下沉施工自动化控制装置，包括安装在桶体1顶部的控 制平台2,在控制平台2上安装有控制系统电气柜5、测斜仪4和若干GPS定位装置3,在控 制系统电气柜5内设有PLC控制系统7, PLC控制系统7连接有监测桶体沉浮和倾斜的模拟 模块和控制桶体沉浮和倾斜的模拟量输入模块，测斜仪4和GPS定位装置3通过连接线与 模拟模块相接，在桶体的各个仓室的进排气管路上安装有真空压力传感器，在桶体的各个 仓室的排水管路上安装有电磁阀，真空压力传感器和电磁阀通过连接线路与模拟量输入模 块相连。在控制系统电气柜上设有与PLC自动控制系统相连的上位机6;所述的GPS定位 装置设有四台。
[0010] 在桶体充气浮运阶段，向桶体1内部的多仓室内均充入压缩充气，使桶体1漂浮于 水面，调整桶体内的充气量，使桶体的入水深度达到满足拖航稳定性的要求。故PLC控制系 统7首先要有对桶体1的姿态进行监控，根据监测姿态的数据，快速计算并反馈控制执行机 构进行充放气调节，保证桶体1的姿态稳定性；在自下沉阶段，PLC控制系统7不仅具有姿 态监控功能，还必须具有标高监测功能，可以根据姿态、标高和标高计算出的下沉速率，进 行下沉和姿态调整控制。通过桶体1内气体排出和利用排污泵抽水，同时通过排气和抽水 速度控制下沉的速率、下沉过程中若发生倾斜时通过不同隔舱排气量和抽水量调节至水平 状态，直至各桶体内的水体全部抽出出现泥浆、桶体达到设计标高为止，桶体结构的下沉安 装完毕。
[0011] 所述GPS定位装置3设有四台均通过RS232端口输出经、维度信号连接到PLC控 制系统7, PLC控制系统7根据GPS定位装置输出的Z方向信号来判断构件变化的情况，为 姿态控制提供依据。同时计算机读取GPS定位装置信号并通过坐标转换软件，计算出构件 在工程坐标系下的坐标，在计算机上进行显示。另配备有测斜仪直接连到PLC控制系统的 模拟模块，通过PLC的CPU对其进行循环扫描进行姿态控制，故该套控制系统采用的冗余控 制策略，采用两套控制纠偏系统根据预先设定的控制优先测控进行姿态和下沉控制，保证 了控制系统的可靠性和稳定性。
[0012] 在进排气管路安装真空压力传感器，在排水管路上安装电磁阀。PLC控制系统加 上位机系统，在桶体气浮上升、充气浮运、自重下沉和负压下沉的过程中，以桶体倾斜度和 工程标高为控制目标，通过自动纠偏程序计算后反馈控制电磁阀或者排污泵，来调整桶体 的浮运姿态和定位下沉姿态。真空压力传感器测量管路内的空气压力，直接连到PLC控制 系统的模拟量输入模块，经PLC计算后在上位机界面上显示。上位机与PLC采用RS485的 通讯方式，通过上位机对现场设备状态和构件在运动过程中姿态的显示，对系统产生的报 警提示，为现场操作人员提供操作参考。该实用新型控制精度高，桶体的倾斜角度和桶体的 高度通过GPS定位装置和测斜仪测量，测量结果经RS485通讯接口实时传输给PLC控制系 统，对桶体的姿态和上升下降的高度进行精确的控制，操作自动化程度比较高，能有效的保 证施工质量。
【权利要求】
1. 一种单桶多仓结构气浮和下沉施工自动化控制装置，其特征在于：包括安装在桶体 顶部的控制平台，在控制平台上安装有控制系统电气柜、测斜仪和若干GPS定位装置，在控 制系统电气柜内设有PLC控制系统，PLC控制系统连接有监测桶体沉浮和倾斜的模拟模块 和控制桶体沉浮和倾斜的模拟量输入模块，测斜仪和GPS定位装置通过连接线与模拟模块 相接，在桶体的各个仓室的进排气管路上安装有真空压力传感器，在桶体的各个仓室的排 水管路上安装有电磁阀，真空压力传感器和电磁阀通过连接线路与模拟量输入模块相连。
2. 根据权利要求1所述的单桶多仓结构气浮和下沉施工自动化控制装置，其特征在 于：在控制系统电气柜内设有与PLC自动控制系统相连的上位机。
3. 根据权利要求1所述的单桶多仓结构气浮和下沉施工自动化控制装置，其特征在 于：所述的GPS定位装置设有四台。
【文档编号】G05B19/05GK203882153SQ201320748426
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】练学标, 夏俊桥, 丁海龙 申请人:中交第三航务工程局有限公司江苏分公司