一種應用於教學的盾構模擬試驗臺系統的製作方法
2023-11-09 15:37:48
本實用新型涉及盾構機教學設備領域，具體為一種應用於教學的盾構模擬試驗臺系統。
背景技術：
隨著科學技術的進步，大大促進了社會的飛速發展，尤其是城市化的快速發展，對於交通事業的發展更是提出了越來越高的要求。
在交通運輸的建設中，盾構機作為一種特殊的多領域集合的智能化掘進設備，發揮著不可替代的作用。
盾構隧道掘進機，簡稱盾構機。是一種隧道掘進的專用工程機械，現代盾構掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術於一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術，而且要按照不同的地質進行「量體裁衣」式的設計製造，可靠性要求極高。盾構掘進機已廣泛用於地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。
對於盾構機的操控及相關人員的培訓，傳統的方式多為現場徒弟帶師傅式培訓，不僅僅效率低下，而且處於龐大的盾構機的各個具體位置，很難讓學員對於整個操控系統有個全方面的認識，而對於盾構的操控傳授，也限於了個人的經驗，而現代化城市發展節奏的加快，對於盾構機的需求量越來越大，盾構機學員的數量已經制約了盾構機的正常運轉。
因此，提供一種能夠模擬盾構機系統，對於上崗的盾構機學員進行快速的培訓，以及是一個值得研究的問題。
技術實現要素：
為了克服上述現有技術中的不足，本實用新型提供了一種教學成本低廉，且操作直觀，能夠讓學員直觀快速的發現問題並進行故障排解的應用於盾構機教學用的模擬實驗臺系統。
本實用新型的目的是這樣實現的：
一種應用於教學的盾構模擬試驗臺系統，包括管片安裝機控制臺1，與管片安裝機控制臺1連接的響應控制櫃2，響應控制櫃2連接後臺控制中心5，後臺控制中心5連接主控制臺4；所述的主控制臺4連接主控制櫃3和攝像裝置f；
所述的主控制櫃3通過控制電纜連接響應控制櫃2，同時通過DP總線連接管片安裝機控制臺1；
所述的響應控制櫃2內設置有依次串聯連接的第一IO站a、第二IO站b和響應PLC9；
所述的主控制櫃3內設置有控制配電櫃6、主驅動變頻櫃7和主控制器；所述的主控制器內依次串聯設置有第三IO站c、第四IO站d和主PLC8；
所述的第三IO站c、第四IO站d和主PLC8分別通過控制電纜與響應控制櫃2的一IO站a、第二IO站b和響應PLC9連接；
所述的後臺控制中心5包括後臺控制模塊10及後臺控制中心HMI11；所述的後臺控制中心HMI11通過電纜連接主控制臺4；
所述的主控制臺4內包括與主控制櫃3中的主PLC8連接的第五IO站e和網絡交換機12；所述的網絡交換機12同時連接後臺控制中心HMI11、主控制臺第一HMI16、主控制圖第二HMI15、視頻動畫模塊14、導向系統13及攝像裝置f；
所述的攝像裝置f包括多個並列設置的攝像頭。
積極有益效果：本實用新型結構簡單，且能夠通過顯示屏顯示上位機操作界面，可實時顯示上位機當前界面與顯示屏上，方便教學；顯示屏可集成顯示當前一個界面信息，也可分開分別顯示不同界面信息；上位機電腦內內設各系統運行動畫，當盾構司機操作控制相應系統動作時，會在上位機電腦和矩陣屏上顯示相對應的系統動作錄像和畫面，直觀、明了，並且通過小型電機替代實際的大型電機，降低了教學成本。本實用新型大大提高了教授盾構機學員的教學效果，提供了學員快速學習掌握盾構機操作及排除故障的速度，為盾構機事業的快速發展增加了助力，提供了企業競爭力。
附圖說明
圖1為本實用新型的系統框圖；
圖中為：管片安裝機控制臺1、響應控制櫃2、主控制櫃3、主控制臺4、後臺控制中心5、控制配電櫃6、主驅動變頻櫃7、主PLC8、響應PLC9、後臺控制模塊10、HMI11、網絡交換機12、導向系統13、視頻動畫模塊14、主控制圖第二HMI15、主控制臺第一HMI16、主控制臺第一HMI16、第一IO站a、第二IO站b、第三IO站c、第四IO站d、第五IO站e、攝像裝置f。
具體實施方式
下面結合附圖，對本實用新型做進一步的說明：
如圖1所示，一種應用於教學的盾構模擬試驗臺系統，包括管片安裝機控制臺1，與管片安裝機控制臺1連接的響應控制櫃2，響應控制櫃2連接後臺控制中心5，後臺控制中心5連接主控制臺4；所述的主控制臺4連接主控制櫃3和攝像裝置f；
所述的主控制櫃3通過控制電纜連接響應控制櫃2，同時通過DP總線連接管片安裝機控制臺1；
所述的響應控制櫃2內設置有依次串聯連接的第一IO站a、第二IO站b和響應PLC9；
所述的主控制櫃3內設置有控制配電櫃6、主驅動變頻櫃7和主控制器；所述的主控制器內依次串聯設置有第三IO站c、第四IO站d和主PLC8；
所述的第三IO站c、第四IO站d和主PLC8分別通過控制電纜與響應控制櫃2的一IO站a、第二IO站b和響應PLC9連接；
所述的後臺控制中心5包括後臺控制模塊10及後臺控制中心HMI11；所述的後臺控制中心HMI11通過電纜連接主控制臺4；
所述的主控制臺4內包括與主控制櫃3中的主PLC8連接的第五IO站e和網絡交換機12；所述的網絡交換機12同時連接後臺控制中心HMI11、主控制臺第一HMI16、主控制圖第二HMI15、視頻動畫模塊14、導向系統13及攝像裝置f；
所述的攝像裝置f包括多個並列設置的攝像頭。
本實用新型採用盾構機實際操作琴臺，用0.55KW電機代替盾構機實際電機。當操作琴臺相應系統時，對應控制和執行單元輸出信號到繼電器或接觸器控制動作，完全模擬盾構機操作；
與盾構機系統相比本實用新型的創新點如下：
1.應用4個42寸矩陣顯示屏顯示上位機操作界面，可實時顯示上位機當前界面與顯示屏上，方便教學；4個顯示屏可集成顯示當前一個界面信息，也可分開分別顯示4個不同界面信息。
2.用現場控制盒取代管片拼裝機和管片小車的無線遙控器，現場控制盒內設IO從站，通過DP總線和主控制器連接，當操作控制盒按鈕和搖杆時，輸入數字量和模擬量信號控制拼裝機和管片小車的相應動作，與無線遙控器控制效果一致，優點是節約成本，操作直觀，控制原理講解和故障排除方便。
3.模擬動畫顯示；上位機電腦內內設各系統運行動畫，當盾構司機操作控制相應系統動作時，會在上位機電腦和矩陣屏上顯示相對應的系統動作錄像和畫面，直觀、明了。
4.應激反饋系統。配置有後臺控制中心，用於後臺故障設置：後臺控制中心內置IO從站，上位機設置界面如圖所示，當選擇後臺某一故障按鈕時，通過DP通訊線纜連接會在主琴臺上報警信息界面顯示相對應的報警信息，用於學生故障排除。
本實用新型結構簡單，且能夠通過顯示屏顯示上位機操作界面，可實時顯示上位機當前界面與顯示屏上，方便教學；顯示屏可集成顯示當前一個界面信息，也可分開分別顯示不同界面信息；上位機電腦內內設各系統運行動畫，當盾構司機操作控制相應系統動作時，會在上位機電腦和矩陣屏上顯示相對應的系統動作錄像和畫面，直觀、明了，並且通過小型電機替代實際的大型電機，降低了教學成本。本實用新型大大提高了教授盾構機學員的教學效果，提供了學員快速學習掌握盾構機操作及排除故障的速度，為盾構機事業的快速發展增加了助力，提供了企業競爭力。
上述實施例僅用於說明本實用新型具體實施的技術方案而非對其進行限制，所屬技術領域的普通技術人員應該理解，在不違背本實用新型宗旨的前提下，未改變其性能或用途對本實用新型的實施方式進行的任何等同替代或明顯變型，均應涵蓋在本實用新型請求保護的範圍內。