干法下出料振沖制樁監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著振沖制樁地基處理技術(shù)在國際地基處理工程中的大量應(yīng)用，現(xiàn)在的振沖施工工藝無論是在對環(huán)境的友好性，制樁的效率以及設(shè)備的穩(wěn)定性都有了長足的進(jìn)步。為了滿足復(fù)雜的制樁工藝以及在較高的制樁效率下監(jiān)測成樁質(zhì)量的需求，需要一套可靠的控制系統(tǒng)以及樁質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)。
　　 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要針對水下干法下出料振沖碎石樁制樁工藝。該系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)首先研究振沖器結(jié)構(gòu)原理和施工工藝以確定控制參數(shù);樁質(zhì)量在線監(jiān)測部分的設(shè)計(jì)在對施工工藝以及振沖器工作

2、性能參數(shù)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定監(jiān)測參數(shù)以及相對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。為了適應(yīng)現(xiàn)場復(fù)雜的施工環(huán)境，增加系統(tǒng)的靈活性，系統(tǒng)應(yīng)具有無線遠(yuǎn)端操縱的功能，最終確定了采用軟啟動器，PLC，主觸摸屏，遠(yuǎn)端觸摸屏，無線AP，工控機(jī)以及各類前置傳感器組合的總體監(jiān)控系統(tǒng)的方案。搭建好硬件環(huán)境之后，完成相對應(yīng)的PLC控制程序設(shè)計(jì)，觸摸屏界面、程序設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)在線以及后處理程序的設(shè)計(jì)。
　　 PLC是整個系統(tǒng)的核心部分，它起到了輸出狀態(tài)及控

3、制參數(shù)，處理相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及跟觸摸屏及部分傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的作用。通過分析本系統(tǒng)采用西門子的S7-200型可編程控制器，利用STEP7MicroWIN進(jìn)行編程。觸摸屏是人機(jī)交互的主要設(shè)備。無論是對設(shè)備的控制操作以及參數(shù)設(shè)置，還是制樁過程中各種參數(shù)的顯示都需要通過觸摸屏來完成，所以合理的界面布局將直接影響系統(tǒng)的使用性。結(jié)合人機(jī)工程學(xué)以及相關(guān)的視覺理論，利用EB8000組態(tài)軟件完成觸摸屏的界面以及程序的設(shè)計(jì)。主觸摸屏以及遠(yuǎn)端觸摸屏分別采用

4、威綸通的i系列以及TK系列觸摸屏。各硬件之間的通訊方式主要采用串口通訊，包括RS232以及RS485串口通訊。通訊協(xié)議主要包括MODBUS通訊協(xié)議，TCP/IP通訊協(xié)議以及沒有形成標(biāo)準(zhǔn)的自由協(xié)議。工控機(jī)的作用是對數(shù)據(jù)進(jìn)行再一次的分析處理，將區(qū)域中單根樁的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，對整個區(qū)域的制樁數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析以及三維成像，有效評估振沖器的使用狀況以及地層與振沖器運(yùn)作參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系。數(shù)據(jù)的在線以及后處理程序采用美國NI公司的圖形化編程軟件編寫。<

5、br>　　 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅滿足了該工藝的施工要求，而且取得了以下成果:將控制系統(tǒng)以及樁質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)兩者結(jié)合的系統(tǒng)構(gòu)架大大降低了設(shè)備的成本，增強(qiáng)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的緊湊性減少了設(shè)備占用的空間，有利于設(shè)備的維護(hù);采用了無線AP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)遠(yuǎn)端無線操作，保證了遠(yuǎn)端觸摸屏以及主觸摸屏之間的通訊質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;采用了以編碼器為核心的測深機(jī)構(gòu)，解決了制樁過程中料管伸縮造成的深度測量問題;工控機(jī)的加入旨在增強(qiáng)了數(shù)據(jù)分析處理的能力，當(dāng)現(xiàn)場