[发明专利]一种自动调节盾构机姿态的控制系统

说明书

本发明公开了自动控制技术领域的一种自动调节盾构机姿态的控制系统，包括上位机、下位机、盾构机姿态测量系统、盾构机推进系统以及反馈传感器，上位机与下位机之间通过以太网相互通讯，盾构机姿态测量系统与下位机之间通过以太网单向通讯，反馈传感器与下位机之间通过CCLINK单向通讯，本发明得益于算法自动计算控制，取盾构机后盾体与计划线的偏离程度以及偏转角度，以统一标准量化盾构机当前姿态，再结合盾构机姿态的实时变化情况来调整推进系统各个分区的油缸压力可以更加稳定、高效地调整盾构机姿态，进而提高了盾构机施工的质量、降低施工的风险，以及提升盾构机施工行业的智能化水平。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体为一种自动调节盾构机姿态的控制系统。

背景技术

随着地下轨道交通以及各种隧道项目的不断增多，当前基建项目对盾构机的需求也随之不断增加，但是盾构在地下隧道施工过程中也将面临更复杂的施工环境、事故风险源。

在盾构机掘进施工过程中，盾构姿态关系到隧道施工安全和质量，是掘进过程的重要参考指标。目前盾构姿态的控制仍旧依靠盾构司机的施工经验，根据姿态导向系统的情况人工调整各分区推进油缸推力大小。这种方法受人为因素影响，一旦调整不合理，不仅会使隧道施工质量达不到要求，还可能会造成施工事故。因此为满足盾构机掘进过程中姿态控制要求，有必要设计一种自动调节盾构机姿态的控制系统，分析处理盾构机掘进数据，并自动控制盾构机的推进系统来调节盾构机姿态。

基于此，本发明设计了一种自动调节盾构机姿态的控制系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动调节盾构机姿态的控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动调节盾构机姿态的控制系统，包括上位机、下位机、盾构机姿态测量系统、盾构机推进系统以及反馈传感器，所述上位机与下位机之间通过以太网相互通讯，所述盾构机姿态测量系统与下位机之间通过以太网单向通讯，所述反馈传感器与下位机之间通过CCLINK单向通讯，所述下位机与盾构机推进系统之间通过CCLINK单向通讯，所述上位机用于进行数据存储分析与算法运算，所述下位机用于直接控制设备获取设备状态，所述盾构机推进系统用于根据控制指令进行调节推力大小，盾构机姿态测量系统实时将盾构机当前姿态相对计划线偏差值传输到下位机中，上位机从下位机读取以上数据和盾构机掘进关键参数并保存到数据库中，上位机根据模糊控制的算法计算出盾构机所需要的四个分区推进油缸压力推荐值，并将四个推荐值传输给下位机，下位机控制盾构机推进系统。

优选的，所述盾构机姿态测量系统可以实时测量计算出当前盾构机的铰接位置、盾尾位置的坐标，与计划线对比可得知当前的铰接水平偏差、铰接垂直偏差、盾尾水平偏差、盾尾垂直偏差。

优选的，所述上位机，是一套工控机设备，可以从下位机实时采集数据并保存入数据库中，进行数据分析和模糊控制的控制算法的运算，得出推进系统分区压力数值，并推荐至下位机。

优选的，所述下位机，是单个PLC，可以采集盾构机测量系统传输的数据，采集盾构机推进系统各项反馈传感器的数据，向盾构机推进系统发送控制指令。

优选的，所述盾构机推进系统，包含推进油缸系统和推进油缸控制系统。

优选的，所述推进油缸系统，是承接于已形成的隧道与盾构机盾体的结构，通过调整推进油缸系统的推力分布，可以调整盾构机开挖方向。

优选的，所述推进油缸控制系统，可以执行下位机的控制指令、调节各个分区油缸的压力。

优选的，所述反馈传感器，包括推进系统的源压、各分区油缸压力与行程。