一种基于工控机的顶管掘进机电控系统的制作方法

1.本实用新型涉及顶管掘进机电控技术领域，具体涉及一种基于工控机的顶管掘进机电控系统。


背景技术：

2.目前，顶管掘进机电控系统主要由按钮、触控屏和主、从站plc等组成。主站plc将按钮和触控屏发出的控制信号，通过cc-link模块传送给从站plc控制系统控制顶管机工作，从站plc连接各类传感器，负责对顶管施工状况进行采集，再将数据传送给触控屏，进行数据实时显示。
3.近年来随着顶管地下施工的需求不断扩大，各类复杂地形对顶管机的性能考验也越来越严格。同时伴随着工业互联网技术的发展与广泛应用，顶管地下施工技术逐步趋于自动化和智能化。而现有的顶管掘进机电气控制系统结构较为简单，人机交互主要依靠触控屏，而触控屏内部的资源配置较弱，存储信息有限，操作及查看历史信息不方便，另外plc扩展模块有限，导致检测的数据种类有限。因此，现有的顶管机电气控制系统无法实现对顶管机在复杂的地下环境运行时的各项数据的实时监测、分析与存储。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种基于工控机的顶管掘进机电控系统，能够对顶管掘进机在地下施工过程中的各项设备参数进行实时显示、存储、分析和报表的顶管机电气控制系统。运用这套控制系统，能够实时采集顶管设备在地下施工的状况，并及时通过触控屏显示界面将数据呈现给用户，另外该系统与数据库连接，利用数据库进行数据的保存和读取，当用户需要查询历史数据时，工控机可以将完整的数据列表展示给用户。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种基于工控机的顶管掘进机电控系统，包括工控机；工控机的输出端与主站通信及扩展模块连接，主站通信及扩展模块分别与按钮及指示灯、部分传感器连接，工控机的输出端还通过从站plc与从站通信及扩展模块连接，从站通信及扩展模块分别与过载继电器、执行件、传感器接入、互感器接入、变频器连接。
7.作为本实用新型进一步的方案：工控机还与触控屏连接。
8.作为本实用新型进一步的方案：工控机与plc的连接采用ethercat通信连接的方式。
9.作为本实用新型进一步的方案：主站通信及扩展模块与从站通信及扩展模块相互连接。
10.作为本实用新型进一步的方案：主站通信及扩展模块与从站通信及扩展模块的连接采用串口通信连接的方式。
11.作为本实用新型进一步的方案：工控机与数据库相连，工控机上设置有参数界面。
12.作为本实用新型进一步的方案：工控机的桌面自动生成文件夹，并以起始结束时间作为文件名保存。
13.本实用新型的有益效果：
14.本实用新型的工控机可以提供顶管机故障诊断信息，和良好的设备历史数据查询和寿命预诊断算法，同时可以很好地融入人机界面环境中；由于工控机可以使用内部组态软件或编程实现与从站plc的通讯，因此在选择通信方式时，可以选择485串口通信或entercat通信，实现了通信方式的冗余；
15.工控机发出控制信号，通过ethercat通信传送给从站plc控制系统控制顶管机工作，从站通信及扩展模块连接从站传感器，负责对顶管机施工状况进行采集，再将数据传送给触控屏，进行数据实时显示。其中触控屏的主要作用是作为人机交互工具，通过触控屏可触控屏幕显示顶管机运行时从站传感器所检测到的刀盘电流、主顶压力等各项参数以及报警信息，方便用户实时掌握设备运行状况，对故障设备及时进行维修处理。工控机能够对顶管掘进机地下施工工况进行实时在线监测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行数据采集和输出调节，遇险自复位以保证系统的正常运行。工控机获取顶管掘进机施工过程中的各种参数，使用内部组态软件或编程实现与从站plc通讯、与主站控制器连接，工控机与数据库相连，利用数据库进行数据的保存和读取，当用电设备发生故障报警时，工控机接收到故障报警信息，自动生成并保存故障报警信息列表，当用户需要查询历史报警记录时，工控机可以将完整的报警事件列表展示给用户。
附图说明
16.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
17.图1是本实用新型的控制系统的结构框图。
18.图中：1、触控屏；2、工控机；3、按钮及指示灯；4、部分传感器；5、主站通信及扩展模块；6、plc；7、从站通信及扩展模块；8、过载继电器；9、执行件；10、传感器接入；11、互感器接入；12、变频器。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.请参阅图1所示，本实用新型为一种基于工控机2的顶管掘进机电控系统，包括触控屏1、工控机2、按钮及指示灯3、部分传感器4、主站通信及扩展模块5、plc6、从站通信及扩展模块7、过载继电器8、执行件9、传感器接入10、互感器接入11、变频器12；工控机2的输出端与主站通信及扩展模块5连接，主站通信及扩展模块5分别与按钮及指示灯3、部分传感器4连接，工控机2的输出端还通过从站plc6与从站通信及扩展模块7连接，从站通信及扩展模块7分别与过载继电器8、执行件9、传感器接入10、互感器接入11、变频器12连接；主站通信及扩展模块5与从站通信及扩展模块7相互连接；以及工控机2与触控屏1连接；
21.工作时，工控机2发出控制信号，通过ethercat通信传送给从站plc6控制系统控制
顶管机工作，从站通信及扩展模块7连接从站传感器，负责对顶管机施工状况进行采集，再将数据传送给触控屏1，进行数据实时显示。其中触控屏1的主要作用是作为人机交互工具，通过触控屏1可触控屏幕显示顶管机运行时从站传感器所检测到的刀盘电流、主顶压力等各项参数以及报警信息，方便用户实时掌握设备运行状况，对故障设备及时进行维修处理。工控机2能够对顶管掘进机地下施工工况进行实时在线监测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行数据采集和输出调节，遇险自复位以保证系统的正常运行。工控机2获取顶管掘进机施工过程中的各种参数，使用内部组态软件或编程实现与从站plc6通讯、与主站控制器连接，工控机2与数据库相连，利用数据库进行数据的保存和读取，当用电设备发生故障报警时，工控机2接收到故障报警信息，自动生成并保存故障报警信息列表，当用户需要查询历史报警记录时，工控机2可以将完整的报警事件列表展示给用户。工控机2也可以通过参数设定界面，对设备运行过程中的部分参数进行设定，润脂间隔、润脂时间、油缸数量、油缸行程、转角上下限、纠偏行程、刀盘转速、电机数量、出厂编号、型号规格、进水及排泥流量，点击导出按钮，工控机2桌面可自动生成文件夹，并以起始结束时间作为文件名保存。输入元件与主站通信及扩展模块5连接，实现外部输入对程序运行的控制以及必要的数据采集功能。执行元件主要包括过载继电器8、执行件9、传感器接入10、互感器接入11、变频器12，执行元件根据从站plc6发出的指令进行动作。工控机2发出的命令首先给plc6，plc6再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。plc6接收传感器传递的设备状态模拟量数据，转换成数字信号反馈给工控机2。
22.优选的，在常规的顶管机电控系统中增加工控机2作为数据存储、分析和生成报表的设备；工控机2采用基于windows的控制和自动化技术，完成极高实时性的工业自动化控制，编程语言兼容多种规定标准语言，与上位机编程具有良好的协作和联调能力；云端使用mysql存储数据，并根据常用功能处理数据并保存，实现app端快速读取。针对所有表格及数据格式以及程序接口做好完备的数据文档以保障未来新数据操作的拓展和未开发模块的实现。在远程接入和云端：依托上位机强大的网络功能和丰富的编程开发包，比可编程逻辑控制器可以更便捷地远程接入云端服务器，并实现可视化的云端访问与数据互联；在企业搭建自身云服务器环节，确保数据安全和完整性，也只需与工控机2联调，相较可编程逻辑控制器实现更为便捷；为了更好的优化数据采集和工业控制的构架，适应现场工作环境和散热，选用elm3704模块，该模块提供4通道同步数据采集功能，安装简单，支持ethercat总线，采集频率可调，集成电路型压电式传感器接口，同时提供前端抗混叠滤波器，可以很好地采集处理振动相关数据，如加速度、速度和位移信号的采集。
23.本实用新型的工作原理：采用工控机2可以利用cpu提供的强大计算能力，并结合编程环境，提供顶管机故障诊断信息，并提供良好的设备历史数据查询和寿命预诊断算法，同时可以很好地融入人机界面环境中；由于工控机2可以使用内部组态软件或编程实现与从站plc6的通讯，因此在选择通信方式时，可以选择485串口通信或entercat通信，实现了通信方式的冗余；
24.针对顶管机电控系统无法存储历史故障数据，系统与数据库连接，便于历史数据的存储与查询；
25.数据直接接入云端，查看和读取方便，通过计算机或者移动设备可随时随地监控设备的运行情况，为设备的运行故障提供专业的指导，保证设备正常运行。
26.以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。