盾构二次通风智能控制装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于改善盾构施工环境的二次通风智能控制装置，包括由空气开关、交流接触器、变频器依次通过动力电缆串联组成变频驱动单元；24V开关电源、PLC供电模块通过供电电缆串联组成变频控制供电单元；PLC处理器、PLC通讯模块、PLC?I/O模块通过总线电缆依次串联组成主控制及通讯单元；PLC?A/D模块分别通过控制电缆与空气温度传感器、空气湿度传感器连接组成环境参数采集单元。本发明根据环境温湿度实时改变盾构施工二次通风量，达到根据盾构施工现场环境参数变化实现盾构二次通风的智能控制，从而提高盾构施工空气质量，改善控制设备运行环境，达到节能减排，降低施工费用的目的。
【专利说明】盾构二次通风智能控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种控制装置，尤其涉及一种用于盾构二次通风智能控制装置。
【背景技术】
[0002]针对盾构二次通风系统在盾构施工过程中的特殊性，既满足节能要求，又能够保障盾构施工过程中隧道内空气质量，改善盾构控制设备运行环境，提高控制系统可靠性，降低盾构施工成本。基于以上要求进行盾构二次通风智能控制装置设计。
【发明内容】
[0003]本发明的智能控制装置从盾构施工现场空气环境进行通风试验，在该试验中采用闭环控制方式，通过利用模糊控制理论技术对环境参数进行相关处理，采用PID、平均值等多种算法进行软件设计，实现盾构二次通风的智能控制，从而提高盾构施工空气环境。该控制装置结构简单，操作方便。
[0004]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0005]一种用于改善盾构施工环境的二次通风智能控制装置，包括空气开关、交流接触器、变频器、24V开关电源、PLC供电模块、PLC处理器、PLC通讯模块、PLC I/O模块、PLC A/D模块、空气温度传感器、空气湿度传感器，其中，空气开关、交流接触器、变频器依次通过动力电缆串联组成变频驱动单元；24V开关电源、PLC供电模块通过供电电缆串联组成变频控制供电单元；PLC处理器、PLC通讯模块、PLC I/O模块通过总线电缆依次串联组成主控制及通讯单元；PLC A/D模块分别通过控制电缆与空气温度传感器、空气湿度传感器连接组成环境参数采集单元；所述变频驱动单元的变频器通过控制电缆与主控制及通讯单元的PLC I/O模块和PLC A/D模块连接，所述主控制及通讯单元的PLC处理器通过总线接口与环境参数采集单的PLC A/D模块连接，所述变频器通过动力电缆与变频电机连接，PLC处理器接收PLC A/D模块采集的信息经过处理后通过PLC I/O模块和PLC A/D模块传递给变频器，变频器控制变频电机转速，变频器再将变频电机转速信息反馈给PLC处理器。
[0006]所述主控制及通讯单元的PLC通讯模块的总线接口和盾构主控制系统总线接口连接，盾构主控制系统与PC控制连接，PLC通讯模块将采集的实时信息数据传递给盾构主控制系统，盾构主控制系统再将信息数据传给PC控制。
[0007]所述变频驱动单元、变频控制供电单元、主控制及通讯单元、环境参数采集单元均安装在控制箱内，控制箱通过螺栓安装在控制柜隔板上。
[0008]所述控制箱为圆形或方形。
[0009]本发明能够根据布置在盾构控制设备区域的温度传感器、湿度传感器实时采集环境温度、湿度数据，PLC处理器通过对这些数据的判断，实时调节变频电机的转速，改变盾构施工二次通风风量，通过温湿度传感器再次检测数据，通过闭环控制，根据环境温湿度实时改变盾构施工二次通风量，达到根据盾构施工现场环境参数变化实现盾构二次通风的智能控制，从而提高盾构施工空气质量，改善控制设备运行环境，达到节能减排，降低施工费用 的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明做详细说明。
[0012]如图1所示，一种用于改善盾构施工环境的二次通风智能控制装置，包括空气开关1、交流接触器2、变频器3、24V开关电源4、PLC供电模块5、PLC处理器6、PLC通讯模块
7、PLC I/O模块8、PLC A/D模块9、空气温度传感器10、空气湿度传感器11，其中，空气开关
1、交流接触器2、变频器3依次通过动力电缆串联组成变频驱动单元；24V开关电源4、PLC供电模块5通过供电电缆串联组成变频控制供电单元；PLC处理器6、PLC通讯模块7、PLCI/O模块8通过总线电缆依次串联组成主控制及通讯单元；PLC A/D模块9分别通过控制电缆与空气温度传感器10、空气湿度传感器11连接组成环境参数采集单元；所述变频器3通过控制电缆与PLC I/O模块8和PLC A/D模块9连接，所述PLC处理器6通过总线接口与PLCA/D模块9连接，所述变频器3通过动力电缆与变频电机连接。本发明安装时将24V开关电源4与220V电源连接，PLC供电模块5与其他个元件连接提供电源，变频控制供电单元为变频驱动单元、主控制及通讯单元、环境参数采集单元提供电源，PLC处理器6接收PLC A/D模块9采集的温度、湿度信息经过处理后通过PLC I/O模块8和PLC A/D模块9传递给变频器3，变频器3控制变频电机转速，变频器3再将变频电机转速信息反馈给PLC处理器6。
[0013]本发明的PLC通讯模块7的总线接口和盾构主控制系统总线接口连接，盾构主控制系统总线接口与PC控制连接，PLC通讯模块7将采集的实时信息数据传递给盾构主控制系统，盾构主控制系统再将实时信息数据传给PC控制。
[0014]本发明的变频驱动单元、变频控制供电单元、主控制及通讯单元、环境参数采集单元均安装在控制箱内，控制箱为圆形或方形，控制箱通过螺栓安装在控制柜隔板上，确保试验工作过程中安全及试验数据可靠。本发明的盾构主控制系统与PC控制连接。
[0015]实施步骤:
[0016]假设有盾构施工二次通风系统空气质量测试要求:
[0017]1、有盾构施工二次通风空气质量测试需求；
[0018]一、试验准备
[0019]1、检查本发明中各控制单元中控制电缆的连接是否正常，如有异常可进行适当处理，确定总电源处于断开状态。
[0020]2、检查本发明中变频电机是否状态良好。
[0021]3、闭合总电源、启动设备、对变频器进行一些必要的参数设定。
[0022]4、进行盾构施工二次通风空气质量测试试验，记录现场环境温湿度参数与变频电机转速的对应数据。
[0023]二、试验过程
[0024]1、针对盾构施工二次通风空气质量测试试验:
[0025]I)启动本发明中各控制设备后，观察PLC处理器、变频控制供电单元、PLC通讯模块的状态指示灯的颜色变化，做相关记录；
[0026]2)控制设备进入运行状态后，采用手持式温湿度采集仪记录环境温度、湿度数据、采集时间等数据，同步记录变频器上二次通风变频电机的转速数据；
[0027]3)分时段记录(2)中所述相关数据，通过对应数据分析，找出对应关系；
[0028]4)待测试试验结束后，依次关闭各元件停止按钮、总电源，完成针对盾构施工二次通风空气质量测试试验。
[0029]根据试验得到的启示:
[0030]1、可以给予盾构控制系统设计人员以理论指导；
[0031]2、可以给予盾构施工管理人员以理论指导；
[0032]3、对盾构智能化控制设计的深入研究做好基础工作。
[0033]具体控制过程如下:
[0034]1、空气温度传感器10采集的温度信息、空气湿度传感器11采集的湿度信息经过PLC A/D模块9传给PLC处理器；
[0035]2、PLC处理器通过对这些数据的判断，通过PLC I/O模块8和PLC A/D模块9将信号传给变频器，变频器控制变频电机选择不同等级的转速，实现不同等级风量的选择；
[0036]3、PLC处理器通过实施采集环境温度、湿度数据进行判断，根据环境温湿度具体情况选择变频电机不同等级转速调节；
[0037]4、按照步骤2、3进行循环控制，达到降低盾构施工区域温度、湿度的目的；
[0038]5、由于高温高湿环境对电气控制设备的危害非常大，通过以上措施达到改善盾构控制设备运行环境的目的；
[0039]6、本发明可以通过通讯总线把盾构施工区域环境温湿度数据实时传送到盾构操作主控室，供盾构操作人员实时监控。
[0040]本实例表明该控制装置能够很好实现盾构施工二次通风空气质量测试试验，能够提高盾构施工环境的空气质量，改善盾构控制设备运行环境，提高盾构控制设备的可靠性，为盾构智能化控制设计提供基础数据及理论。
【权利要求】
1.一种用于改善盾构施工环境的二次通风智能控制装置，其特征在于:包括空气开关(I)、交流接触器(2)、变频器(3)、24V开关电源(4)、PLC供电模块(5)、PLC处理器(6)、PLC通讯模块(7)、PLCI/0模块(8)、PLCA/D模块(9)、空气温度传感器(10)、空气湿度传感器(11)，其中，空气开关(I)、交流接触器(2)、变频器(3)依次通过动力电缆串联组成变频驱动单元；24V开关电源(4)、PLC供电模块(5)通过供电电缆串联组成变频控制供电单元；PLC处理器(6)、PLC通讯模块(7)、PLCI/0模块(8)通过总线电缆依次串联组成主控制及通讯单元；PLCA/D模块(9)分别通过控制电缆与空气温度传感器(10)、空气湿度传感器(11)连接组成环境参数采集单元；所述变频驱动单元的变频器(3)通过控制电缆与主控制及通讯单元的PLCI/0模块(8)和PLCA/D模块(9)连接，所述主控制及通讯单元的PLC处理器(6)通过总线接口与环境参数采集单的PLCA/D模块(9)连接，所述变频器(3)通过动力电缆与变频电机连接，PLC处理器(6)接收PLCA/D模块(9)采集的信息经过处理后通过PLCI/O模块(8 )和PLCA/D模块(9 )传递给变频器(3 )，变频器(3 )控制变频电机转速，变频器(3 )再将变频电机转速信息反馈给PLC处理器(6)。
2.根据权利要求1所述的用于改善盾构施工环境的二次通风智能控制装置，其特征在于:所述主控制及通讯单元的PLC通讯模块(7)的总线接口和盾构主控制系统总线接口连接，盾构主控制系统与PC控制连接，PLC通讯模块(7)将采集的实时信息数据传递给盾构主控制系统，盾构主控制系统再将信息数据传给PC控制。
3.根据权利要求2所述的用于改善盾构施工环境的二次通风智能控制装置，其特征在于:所述变频驱动单元、变频控制供电单元、主控制及通讯单元、环境参数采集单元均安装在控制箱内，控制箱通过螺栓安装在控制柜隔板上。
4.根据权利要求3所述的用于改善盾构施工环境的二次通风智能控制装置，其特征在于:所述控制箱为圆形或方形。
【文档编号】G05B19/05GK103439914SQ201310392798
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月31日 优先权日:2013年8月31日
【发明者】王助锋, 张合沛, 姚兰, 冯欢欢, 韩伟峰 申请人:中铁隧道集团有限公司