專利名稱：整體張拉之計算機同步控制器裝置及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑張拉施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)整體張拉裝置及施工方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代大型建筑屋蓋索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)的搭設(shè)滿堂紅腳手架施工屋蓋的方法，既占據(jù)了碩大的空間影響屋蓋下面其他工序施工，又浪費了大量的材料，拖長了施工周期；現(xiàn)代化的吊裝屋蓋索網(wǎng)的施工方法，需用十數(shù)臺吊機同時運轉(zhuǎn)才能滿足結(jié)構(gòu)施工和建筑設(shè)計要求，勢必投入很大的資金，增加建設(shè)成本。上述兩種施工方法均不如采用眾多液壓千斤頂 (數(shù)量視屋蓋徑向索網(wǎng)數(shù)量而定)同步整體張拉施工方法。預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)對整體張拉的最大難題是如何做到同時張拉操作安裝在外環(huán)鋼梁承力架節(jié)點處幾十道拉索上的近百臺液壓千斤頂，同步緩慢加載，按同比例找型(仿真計算的抬高并伸長)；當屋蓋索網(wǎng)張拉成型過程中，各反作用力點的應(yīng)力差值和位移變量都通過傳感器的反饋到計算機并經(jīng)過擬定程序處理去調(diào)整張拉設(shè)備的動作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的是提供一種整體張拉之計算機同步控制器裝置及施工方法， 以實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)對整體張拉的同時張拉操作。為達到上述目的，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案提供一種整體張拉之計算機同步控制器裝置，所述裝置包括力學系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述力學系統(tǒng)包括被張拉空間索結(jié)構(gòu)(6)、鋼拉索(7)、張拉工裝(8)，所述鋼拉索(7)分別與所述被張拉空間索結(jié)構(gòu)(6)和張拉工裝(8 )連接；所述液壓系統(tǒng)包括液壓泵站(3 )、液壓千斤頂群(4 )和各種液壓閥，所述液壓千斤頂(4)與所述液壓泵站(3)連接，張拉力施加到所述張拉工裝(8)上；所述控制系統(tǒng)包括計算機(1)和主控制柜(2)，所述主控制柜(2)分別與計算機(1)、液壓系統(tǒng)和力學系統(tǒng)連接；所述主控制柜(2)包括通訊控制板、PLC控制器、相序控制繼電器、各種接口板、傳輸線和遠程監(jiān)測傳感器。其中，所述控制系統(tǒng)還包括應(yīng)急處理手動控制盒(5)，所述應(yīng)急處理手動控制盒 (5)連接到所述主控制柜(2)，所述應(yīng)急處理手動控制盒(5)包括急?？偪刂崎_關(guān)(5. 1)、手動張拉執(zhí)行按鈕(5. 2)、控制手動PLC功能開關(guān)(5. 3)、張拉千斤頂前端錨具開關(guān)(5. 4)、張拉千斤頂主油缸開關(guān)(5. 5)、張拉千斤頂后端錨具開關(guān)(5. 6)和張拉千斤頂編組選擇開關(guān) (5. 7)。其中，所述液壓千斤頂群(4)包括多組液壓千斤頂，實現(xiàn)多根鋼拉索同時張拉。其中，所述液壓千斤頂群(4)中最多可包含80組液壓千斤頂。其中，所述液壓千斤頂上安置有壓力傳感器(4. 2)、千斤頂位移傳感器(4. 3)和接近開關(guān)(4. 4)，控制區(qū)域在有線控制模式時為3000m，同步控制精度小于士5mm。其中，所述液壓泵站(3)包括液壓油路控制電磁閥(3. 1)、泵站主油泵體(3. 2)和泵站輔助油泵體(3. 3)。其中，所述主控制柜(2)具體包括ANY CAN遠程信號傳輸控制板(2. 1)、PLC控制器 (2. 2)、控制繼電器(2. 3)、星三角啟動接觸器(2. 4)、安全保護裝置(2. 5)、長距離位移傳感器端口(2. 6)、遠程信號輸入輸出擴展端口(2. 7)、液壓泵站電磁閥控制端口(2. 8)、千斤頂位移信號輸入端口(2. 9)、千斤頂壓力信號輸入端口(2. 10)、千斤頂接近開關(guān)端口(2. 11)、 應(yīng)急處理手動控制盒端口(2. 12)。其中，所述安全保護裝置(2. 5)包括斷路保護器(2. 5. 1)、相序保護繼電器 (2. 5. 2)、過熱保護器(2. .5.3)和急停保護器(2. . 5. 4)。其中，所述主控制柜(2)采用CAN總線進行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明實施例的技術(shù)方案還提供一種整體張拉之計算機同步控制器裝置的施工方法，所述方法包括以下步驟
A、根據(jù)被張拉空間索結(jié)構(gòu)特征及對張拉力的要求選擇千斤頂設(shè)備；
B、設(shè)計加工與千斤頂配套的張拉工裝，將所述張拉工裝組裝到張拉的千斤頂和鋼拉索上；并將液壓泵站和整體張拉千斤頂用油管連接成油路網(wǎng)絡(luò)，檢查錨具換向閥動作、伸縮缸換向閥動作、截止閥動作、比例閥動作，并分別調(diào)試、出缸回缸預(yù)張拉符合施工技術(shù)要求；
C、將同步張拉主控制柜、液壓泵站和整體張拉千斤頂連接成電路網(wǎng)絡(luò)；
D、將千斤頂壓力傳感器和千斤頂位移傳感器及應(yīng)急處理手動控制盒鏈接進同步控制網(wǎng)絡(luò)中，通過錨具狀態(tài)傳感器將錨具狀態(tài)信號傳遞給主控計算機，通過油缸行程傳感器實時測量張拉油缸的行程；
E、進行整體張拉施工仿真驗算，模擬同步張拉施工過程，并取出關(guān)鍵施工工況下的計算值作為理論控制參數(shù)；
F、整體同步張拉初級操作，包括以下步驟 F1、啟動總控開關(guān)，各驅(qū)動油泵開始運轉(zhuǎn)；
F2、啟動手動控制盒，向PLG控制器發(fā)送指令，PLG控制器控制千斤頂群的油缸壓力上升，油缸驅(qū)動幾十根拉索的整體張拉操作開始；
F3、當千斤頂伸長值達到預(yù)先設(shè)定的長度時，手動控制盒停止張拉運行； F4、進行整體張拉系統(tǒng)待機檢查及應(yīng)急緊停系統(tǒng)檢查；
G、整體同步張拉完整操作，包括以下步驟
Gl、控制電腦啟動自動程序，計算機主控程序通過串行通訊板向PLG控制器發(fā)送指令， PLG控制器控制油缸驅(qū)動幾十根拉索的整體張拉操作開始；
G2、張拉千斤頂牽引錨頭沿環(huán)形結(jié)構(gòu)的徑向緩緩移動；千斤頂出缸滿行程時，限位開關(guān)啟動泵站支線油路壓力，使后端錨具自動鎖住，然后千斤頂回缸又鎖住前端錨具同時打開后端錨具；如此反復循環(huán)達到整體張拉位移的同步狀態(tài)；
G3、當張拉千斤頂?shù)木植繅毫Σ詈臀灰撇畹睦鄯e超過預(yù)先設(shè)定的百分比時，計算機根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器反饋的信號，使局部千斤頂調(diào)整張拉等待整體同步后再執(zhí)行張拉操作；
G4、整體張拉操作過程中，通過激光全站儀測量整體索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的位型，作為宏觀檢查依
據(jù)；
H、整體張拉操作結(jié)束后，立刻進行結(jié)構(gòu)檢測，并進行補償張拉調(diào)整結(jié)構(gòu)狀態(tài)；最后控制電腦的自動程序，關(guān)閉油路電磁閥停止千斤頂出缸張拉動作，再關(guān)閉泵站動力電源，逐步拆除同步控制裝置，整體張拉結(jié)束。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點
1、本發(fā)明所述的裝置實現(xiàn)了大型預(yù)應(yīng)力空間索結(jié)構(gòu)“化零為整”，“一步到位”的施工方法。且將張拉應(yīng)力的范圍擴大到40000-160000千牛。此裝置設(shè)計先進合理，容量較大，計算速度快，計算精度高，模塊化結(jié)構(gòu)，操作控制可靠性高。本控制系統(tǒng)設(shè)計控制區(qū)域在有線控制模式時為3000m，同步控制精度小于士5mm。2、在大型建筑屋蓋索網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工中，采用眾多液壓千斤頂(數(shù)量視屋蓋徑向索網(wǎng)數(shù)量而定)同步整體張拉施工方法，比傳統(tǒng)的搭設(shè)滿堂紅腳手架施工屋蓋的方法，比吊機吊裝屋蓋索網(wǎng)的施工方法，節(jié)約了大量的材料，縮短了施工周期。整體張拉施工的空間不影響屋蓋下面其他工序施工，減少建設(shè)成本。3、預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)對整體張拉的最大優(yōu)點是同時張拉操作安裝在外環(huán)鋼梁承力架節(jié)點處幾十道拉索上的近百臺液壓千斤頂，同步緩慢加載，按同比例找型(仿真計算的抬高并伸長)；當屋蓋索網(wǎng)張拉成型過程中，各反作用力點的應(yīng)力差值和位移變量都通過傳感器的反饋到計算機并經(jīng)過擬定程序處理去調(diào)整張拉設(shè)備的動作。4、本發(fā)明的整體張拉控制裝置主控制板既可以接受電腦的自動指令，如應(yīng)急情況下PLC控制器也可以接受手動控制盒指揮去驅(qū)動下一級執(zhí)行元器件。本控制系統(tǒng)對停電、 超差超載、誤操作、電磁干擾、強制緊停等均有緊急應(yīng)對措施。5、此發(fā)明主控制器模式設(shè)有16路模擬信號和8路數(shù)字信號。傳感器檢測手段齊全，不僅可以檢測張拉點的位置信號，還可監(jiān)測各千斤頂?shù)妮d荷信號以及張拉油缸的狀態(tài)信號。本控制系統(tǒng)設(shè)計在張拉千斤頂裝置上安置有壓力傳感器(6)和千斤頂位移傳感器 (7)、控制區(qū)域在有線控制模式時為3000m，同步控制精度小于士5mm。本裝置具有制造工藝簡單、經(jīng)濟造價合理，操作簡便、同步控制精度高等優(yōu)點，尤其適用于大型體育場館索網(wǎng)屋蓋整體張拉施工。


圖1是本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)整體張拉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的主控制柜各部件硬件示意圖。圖3是本發(fā)明的應(yīng)急處理手動控制盒各部件關(guān)聯(lián)示意圖。圖4是本發(fā)明的計算機主控制程序ACP原理框圖。圖5是本發(fā)明PLC可編程序控制器程序OCP原理框圖。其中，1 一計算機和主控程序ACP、2 —主控制柜、2. 1 一 ANY CAN遠程信號傳輸控制板、2. 2 - PLC控制器和可編執(zhí)行程序0CP、2. 3 一控制繼電器、2. 4 一星三角啟動接觸器、2. 5-安全保護裝置、2. 5. 1-斷路保護器、2. 5. 2-相序保護繼電器、2. 5. 3-過熱保護器、2. 5. 4-急停保護器、2. 6-長距離位移傳感器端口、2. 7-遠程信號出入輸出擴展端口、 2. 8-液壓泵站電磁閥控制端口、2. 9-千斤頂位移信號輸入端口、2. 10-千斤頂壓力信號輸入端口、2. 11-千斤頂接近開關(guān)端口、2. 12-應(yīng)急處理手動控制盒端口、3 —液壓泵站成套設(shè)備、3. 1-液壓油路控制電磁閥、3. 2-泵站主油泵體、3. 2-泵站輔助油泵體、4 一整體張拉千斤頂群體設(shè)備、4. 1-千斤頂鎖緊錨具、4. 2-千斤頂壓力傳感器、4. 3-千斤頂位移傳感器、4. 4-千斤頂接近開關(guān)、5 —應(yīng)急處理手動控制盒、5. 1-急?？偪刂崎_關(guān)、5. 2-手動張拉執(zhí)行按鈕、5. 3-控制手動PLC功能開關(guān)、5. 4-張拉千斤頂前端錨具開關(guān)、5. 5-張拉千斤頂后端錨具開關(guān)、5. 7-張拉千斤頂編組選擇開關(guān)、6 —被張拉空間索結(jié)構(gòu)、7 —鋼拉索、8 —張拉工裝。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明實施例的一種整體張拉之計算機同步控制器裝置包括力學系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；
所述力學系統(tǒng)包括被張拉空間索結(jié)構(gòu)6、鋼拉索7、張拉工裝8，所述鋼拉索7分別與所述被張拉空間索結(jié)構(gòu)6和張拉工裝8連接；
所述液壓系統(tǒng)包括液壓泵站3、液壓千斤頂群4和各種閥門(比例閥、溢流閥等)，所述液壓千斤頂4 一端與所述液壓泵站3連接，一端連接到所述張拉工裝8 ；
所述控制系統(tǒng)包括計算機1和主控制柜2，所述主控制柜2分別與計算機1、液壓系統(tǒng)和力學系統(tǒng)連接；
所述主控制柜2包括通訊控制板、PLC控制器、相序控制繼電器、各種接口板、傳輸線和遠程監(jiān)測傳感器；
所述計算機1由控制主程序、模擬量模塊和數(shù)字量模塊等組成。所述控制系統(tǒng)還包括應(yīng)急處理手動控制盒5，所述應(yīng)急處理手動控制盒5連接到所述主控制柜2，所述應(yīng)急處理手動控制盒5包括急?？偪刂崎_關(guān)5. 1、手動張拉執(zhí)行按鈕5. 2、控制手動PLC功能開關(guān)5. 3、張拉千斤頂前端錨具開關(guān)5. 4、張拉千斤頂主油缸開關(guān) (5. 5)、張拉千斤頂后端錨具開關(guān)5. 6和張拉千斤頂編組選擇開關(guān)5. 7。所述液壓千斤頂群4包括多組液壓千斤頂，實現(xiàn)多根鋼拉索同時張拉，所述液壓千斤頂群4中最多可包含80組液壓千斤頂。所述液壓千斤頂上安置有壓力傳感器4. 2、千斤頂位移傳感器4. 3和接近開關(guān) 4. 4，控制區(qū)域在有線控制模式時為3000m，同步控制精度小于士5mm。所述液壓泵站3包括液壓油路控制電磁閥3. 1、泵站主油泵體3. 2和泵站輔助油泵體 3. 3。所述主控制柜2具體包括ANY CAN遠程信號傳輸控制板2. 1、PLC控制器2. 2、控制繼電器2. 3、星三角啟動接觸器2. 4、安全保護裝置2. 5、長距離位移傳感器端口 2. 6、遠程信號輸入輸出擴展端口 2. 7、液壓泵站電磁閥控制端口 2. 8、千斤頂位移信號輸入端口 2. 9、千斤頂壓力信號輸入端口 2. 10、千斤頂接近開關(guān)端口 2. 11、應(yīng)急處理手動控制盒端口 2. 12。所述安全保護裝置2. 5包括斷路保護器2. 5. 1、相序保護繼電器2. 5. 2、過熱保護器2. .5. 3和急停保護器2. .5.4。所述主控制柜2采用CAN總線進行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明的裝置設(shè)計成反饋式的閉環(huán)回路，設(shè)計概念較先進。計算機設(shè)置自編VB語言控制主程序ACP，其64位雙核處理器，容量較大，計算速度快，計算精度高。此裝置為模塊化結(jié)構(gòu)，可靠性高，視為新生代產(chǎn)品。主控制板系統(tǒng)的ANYCAN串行通訊控制板在成品芯片any can 5000基礎(chǔ)上為自行研發(fā)制。它接受電腦指令去控制PLC控制器(可編程序控制器或智能接口)。自主編制主控制板系統(tǒng)的PLC控制器中的執(zhí)行程序0CP，由此去控制執(zhí)行元器件 (接觸器、繼電器、電磁閥等)，以解決壓力或位移的同步問題。主控制板既可以接受電腦的自動指令，如應(yīng)急情況下PLC控制器也可以接受手動控制盒指揮去驅(qū)動下一級執(zhí)行元器件
本發(fā)明的裝置通過數(shù)十套液壓張拉千斤頂同時協(xié)調(diào)施力，張緊空間索結(jié)構(gòu)達到設(shè)計內(nèi)力和建筑造型。這種整體張拉操作工藝必須由計算機連接主控制柜從而自動操作液壓設(shè)備同步完成。整體張拉同步控制是一個綜合了力學系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、空間結(jié)構(gòu)設(shè)計、 計算機控制的綜合復雜的大系統(tǒng)。本發(fā)明僅在結(jié)合已經(jīng)成熟的力學系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和空間結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上做出計算機帶動機電控制的設(shè)計和制造的創(chuàng)新。以CAN-BUS總線技術(shù)開發(fā)的現(xiàn)場實時網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這種計算機控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，并具有計算機控制系統(tǒng)人機交換界面。計算機帶動機電控制的核心技術(shù)在主控制柜里，其硬件為主控制板、自主研發(fā)的 ANYCAN通訊控制板和自編程序的PLC控制器；核心技術(shù)的軟件為電腦里的VB同步張拉主控制程序和PLC編制程序。預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)整體張拉同步控制裝置，系統(tǒng)設(shè)計成反饋式的閉環(huán)回路系統(tǒng)，設(shè)計概念較先進。計算機設(shè)置64位雙核處理器，容量較大，計算速度快，計算精度高。此裝置為張拉控制器中第三代產(chǎn)品。同步控制裝置主控制柜系統(tǒng)的機、電器件均為工業(yè)級產(chǎn)品，安全可靠可以按標準化更換。此控制器驅(qū)動的千斤頂可由8點擴展到80點，實現(xiàn)八十根拉索同時張拉總力值160000 kn的目標。此發(fā)明主控制器模式設(shè)有16路模擬信號和最大64路數(shù)字信號。傳感器檢測手段齊全，不僅可以檢測張拉點的位置信號，還可監(jiān)測各千斤頂?shù)妮d荷信號以及張拉油缸的狀態(tài)信號。本控制系統(tǒng)設(shè)計在張拉千斤頂裝置上安置有壓力傳感器4. 2和千斤頂位移傳感器 4. 3、控制區(qū)域在有線控制模式時為3000m，同步控制精度小于士5mm。本控制系統(tǒng)對停電、超差超載、誤操作、電磁干擾、強制緊停等均有緊急應(yīng)對措施。在控制軟件中顯示報警保護功能，設(shè)置載荷和位置超差報警、自動停機等。同時對載荷、位置等重要參數(shù)進行顯示便于操作與監(jiān)控。步驟一，根據(jù)被張拉空間索結(jié)構(gòu)(6)特征及張拉力的技術(shù)要求選擇千斤頂設(shè)備 (4)，如1500kNX72臺。按張拉千斤頂?shù)睦χ岛驮O(shè)備數(shù)量，配備相應(yīng)的液壓泵站(3)，泵站要求額定壓力31. 5 MI^a流量40L/min，功率< 20 KW，通過電液比例控制技術(shù)確定油缸的過載荷保護。這些設(shè)備按徑向拉索結(jié)構(gòu)軸線位置分配在鋼環(huán)梁周圍，整裝待拉。步驟二，按受力計算和構(gòu)造所允許尺寸設(shè)計加工與千斤頂配套的承力架工裝(8)， 并組裝到張拉的千斤頂(4)和鋼拉索(7)上。將液壓泵站(3)和整體張拉千斤頂(4)用油管連接成油路網(wǎng)絡(luò)，檢查錨具換向閥動作、伸縮缸換向閥動作、截止閥動作、比例閥動作，并分別調(diào)試、出缸回缸預(yù)張拉符合施工技術(shù)要求(將泵站系統(tǒng)壓力調(diào)到觀MPa,錨具壓力調(diào)到 IOMPa,閉壓5分鐘，檢查各個管路。啟動錨具泵，將錨具壓力調(diào)到4Mpa，檢查錨具是否鎖緊或打開)。步驟三，將同步張拉主控制柜(2)、液壓泵站(3)和整體張拉千斤頂(4)連接成電路網(wǎng)絡(luò)。連接網(wǎng)絡(luò)包括動力電路、控制線路，并分別調(diào)試、自動控制出缸張拉和回缸泄壓均可以實施張拉操作要求；
步驟四，將千斤頂壓力傳感器(4. 2)和千斤頂位移傳感器(4. 3)及應(yīng)急處理手動控制盒(5)鏈接進同步控制網(wǎng)絡(luò)中。每臺油缸行程傳感器和兩套錨具傳感器，檢查自動控制系統(tǒng)各傳感器信號正確傳輸，數(shù)據(jù)采集記錄器原始讀值備查；
錨具狀態(tài)傳感器，通過現(xiàn)場總線將錨具狀態(tài)信號(錨具“松”或錨具“緊”)傳遞給主控計算機。油缸行程傳感器用于實時測量張拉油缸在0 200mm內(nèi)的行程，測量誤差為士2mm。步驟五，進行整體張拉施工仿真驗算，模擬同步張拉施工過程，并取出關(guān)鍵施工工況下的計算值作為理論控制參數(shù)。施工仿真和施工方案均要進行技術(shù)論證，取得設(shè)計人和監(jiān)理單位的確認。根據(jù)施工方案部署勞動力和輔助機具設(shè)備等；
步驟六，整體同步張拉初級操作
1)控制電腦的總指揮接到各千斤頂驅(qū)動油泵的操作員張拉設(shè)備電源接通(紅燈亮)“準備完畢”報告后，啟動總控開關(guān)。這時各驅(qū)動油泵開始運轉(zhuǎn)，但油路是自循環(huán)狀態(tài)，供千斤頂液壓油的電磁閥是關(guān)閉的。2)手動控制盒啟動，它發(fā)出指令PLG控制器動作，PLG控制器再指令執(zhí)行元器件 (開通接觸器、繼電器或打開電磁閥等)。這時千斤頂群的油缸壓力上升，油缸驅(qū)動幾十根拉索的整體張拉操作開始。3)主控電腦屏幕顯示各個張拉千斤頂?shù)膲毫χ岛臀灰粕扉L值。啟動五分鐘左右， 千斤頂伸長值約IOOmm時，手動控制盒停止張拉運行，此時油壓泵站并不關(guān)閉。4)整體張拉系統(tǒng)待機檢查(重點檢查力學系統(tǒng)和液壓系統(tǒng))并持荷3-4小時。應(yīng)急緊停系統(tǒng)檢查主控柜緊停開關(guān)，整個泵站動作都會停止。步驟七，整體同步張拉完整操作
1)控制電腦的操作員在上述預(yù)張拉和待機檢查過程中，既觀察電腦顯示屏數(shù)據(jù)，又聽從千斤頂操作員報告的數(shù)據(jù)，并與仿真計算數(shù)據(jù)比較；
2)控制電腦啟動自動程序，計算機主控程序ACP控制ANYCAN串行通訊板，ANY CAN串行通訊板控制PLG控制器，PLG控制器再指令執(zhí)行元器件(開通接觸器、繼電器或打開電磁閥等)。油缸驅(qū)動幾十根拉索的整體張拉操作開始。其中本發(fā)明的計算機主控制程序ACP 原理框圖如圖4所示，本發(fā)明PLC可編程序控制器程序OCP原理框圖如圖5所示。3)張拉千斤頂牽引錨頭沿環(huán)形結(jié)構(gòu)的徑向緩緩移動，千斤頂出缸滿行程時限位開關(guān)啟動泵站支線油路壓力使后端錨具自動鎖住，然后千斤頂回缸又鎖住前端錨具同時打開后端錨具。如此反復循環(huán)達到整體張拉位移的同步狀態(tài)；
4)主控電腦屏幕顯示各個張拉千斤頂?shù)膲毫χ岛臀灰粕扉L值。局部壓力差和位移差的累積超過10%時，壓力傳感器和位移傳感器反饋的信號通過計算機處理和程序執(zhí)行，使局部千斤頂調(diào)整張拉等待整體同步后再執(zhí)行張拉操作。5)整體張拉操作過程中，通過激光全站儀測量整體索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的位型，作為宏觀檢查依據(jù)。步驟八，整體張拉操作結(jié)束后，立刻進行結(jié)構(gòu)檢測(應(yīng)力和位型)，并進行補償張拉調(diào)整結(jié)構(gòu)狀態(tài)，采集數(shù)據(jù)和記錄。最后控制電腦的自動程序，關(guān)閉油路電磁閥停止千斤頂出缸張拉動作，再關(guān)閉泵站動力電源，按上述相反的順序步驟逐步拆除同步控制裝置，整體張拉結(jié)束。本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點
1、本發(fā)明所述整體張拉同步控制裝置，實現(xiàn)了大型預(yù)應(yīng)力空間索結(jié)構(gòu)“化零為整”，“一步到位”的施工方法。且將張拉應(yīng)力的范圍擴大到40000-160000千牛。此裝置設(shè)計先進合理，容量較大，計算速度快，計算精度高，模塊化結(jié)構(gòu)，操作控制可靠性高。本控制系統(tǒng)設(shè)計控制區(qū)域在有線控制模式時為3000m，同步控制精度小于士5mm。2、在大型建筑屋蓋索網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工中，采用眾多液壓千斤頂(數(shù)量視屋蓋徑向索網(wǎng)數(shù)量而定)同步整體張拉施工方法，比傳統(tǒng)的搭設(shè)滿堂紅腳手架施工屋蓋的方法，比吊機吊裝屋蓋索網(wǎng)的施工方法，節(jié)約了大量的材料，縮短了施工周期。整體張拉施工的空間不影響屋蓋下面其他工序施工，減少建設(shè)成本。3、預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)對整體張拉的最大優(yōu)點是同時張拉操作安裝在外環(huán)鋼梁承力架節(jié)點處幾十道拉索上的近百臺液壓千斤頂，同步緩慢加載，按同比例找型(仿真計算的抬高并伸長)；當屋蓋索網(wǎng)張拉成型過程中，各反作用力點的應(yīng)力差值和位移變量都通過傳感器的反饋到計算機并經(jīng)過擬定程序處理去調(diào)整張拉設(shè)備的動作。4、整體張拉控制裝置主控制板既可以接受電腦的自動指令，如應(yīng)急情況下PLC控制器也可以接受手動控制盒指揮去驅(qū)動下一級執(zhí)行元器件。本控制系統(tǒng)對停電、超差超載、 誤操作、電磁干擾、強制緊停等均有緊急應(yīng)對措施。5、此發(fā)明主控制器模式設(shè)有16路模擬信號和最大64路數(shù)字信號。傳感器檢測手段齊全，不僅可以檢測張拉點的位置信號，還可監(jiān)測各千斤頂?shù)妮d荷信號以及張拉油缸的狀態(tài)信號。本控制系統(tǒng)設(shè)計在張拉千斤頂裝置上安置有壓力傳感器(6)和千斤頂位移傳感器(7)、控制區(qū)域在有線控制模式時為3000m，同步控制精度小于士5mm。本裝置具有制造工藝簡單、經(jīng)濟造價合理，操作簡便、同步控制精度高等優(yōu)點，尤其適用于大型體育場館索網(wǎng)屋蓋整體張拉施工。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述裝置包括力學系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述力學系統(tǒng)包括被張拉空間索結(jié)構(gòu)(6)、鋼拉索(7)、張拉工裝(8)，所述鋼拉索(7) 分別與所述被張拉空間索結(jié)構(gòu)(6)和張拉工裝(8)連接；所述液壓系統(tǒng)包括液壓泵站(3)、液壓千斤頂群(4)和各種液壓閥，所述液壓千斤頂 (4)與所述液壓泵站( 連接，張拉力施加到所述張拉工裝(8)上；所述控制系統(tǒng)包括計算機⑴和主控制柜O)，所述主控制柜(2)分別與計算機(1)、 液壓系統(tǒng)和力學系統(tǒng)連接；所述主控制柜( 包括通訊控制板、PLC控制器、相序控制繼電器、各種接口板、傳輸線和遠程監(jiān)測傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括應(yīng)急處理手動控制盒(5)，所述應(yīng)急處理手動控制盒( 連接到所述主控制柜 O)，所述應(yīng)急處理手動控制盒( 包括急?？偪刂崎_關(guān)(5. 1)、手動張拉執(zhí)行按鈕(5. 2)、 控制手動PLC功能開關(guān)(5. 3)、張拉千斤頂前端錨具開關(guān)(5. 4)、張拉千斤頂主油缸開關(guān) (5. 5)、張拉千斤頂后端錨具開關(guān)(5. 6)和張拉千斤頂編組選擇開關(guān)(5. 7)。
3.如權(quán)利要求1所述的整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述液壓千斤頂群(4)包括多組液壓千斤頂，實現(xiàn)多根鋼拉索同時張拉。
4.如權(quán)利要求3所述的整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述液壓千斤頂群(4)中最多可包含80組液壓千斤頂。
5.如權(quán)利要求3或4所述的整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述液壓千斤頂上安置有壓力傳感器(4. 2)、千斤頂位移傳感器(4. 3)和接近開關(guān)(4. 4)，控制區(qū)域在有線控制模式時為3000m，同步控制精度小于士5mm。
6.如權(quán)利要求1所述的整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述液壓泵站(3)包括液壓油路控制電磁閥(3. 1)、泵站主油泵體(3. 2)和泵站輔助油泵體(3. 3)。
7.如權(quán)利要求1所述的整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述主控制柜(2)具體包括ANY CAN遠程信號傳輸控制板(2. 1)、PLC控制器(2. 2)、控制繼電器(2. 3)、 星三角啟動接觸器O. 4)、安全保護裝置O. 5)、長距離位移傳感器端口 O. 6)、遠程信號輸入輸出擴展端口 O. 7)、液壓泵站電磁閥控制端口 O. 8)、千斤頂位移信號輸入端口 0.9)、 千斤頂壓力信號輸入端口(2. 10)、千斤頂接近開關(guān)端口(2. 11)、應(yīng)急處理手動控制盒端口 (2. 12)。
8.如權(quán)利要求7所述的整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述安全保護裝置(2. 5)包括斷路保護器(2. 5. 1)、相序保護繼電器(2. 5. 2)、過熱保護器(2. · 5. 3)和急停保護器(2. . 5. 4)。
9.如權(quán)利要求1所述的整體張拉之計算機同步控制器裝置，其特征在于，所述主控制柜(2)采用CAN總線進行數(shù)據(jù)傳輸。
10.一種整體張拉之計算機同步控制器裝置的施工方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟A、根據(jù)被張拉空間索結(jié)構(gòu)特征及對張拉力的要求選擇千斤頂設(shè)備；B、設(shè)計加工與千斤頂配套的張拉工裝，將所述張拉工裝組裝到張拉的千斤頂和鋼拉索上；并將液壓泵站和整體張拉千斤頂用油管連接成油路網(wǎng)絡(luò)，檢查錨具換向閥動作、伸縮缸換向閥動作、截止閥動作、比例閥動作，并分別調(diào)試、出缸回缸預(yù)張拉符合施工技術(shù)要求；C、將同步張拉主控制柜、液壓泵站和整體張拉千斤頂連接成電路網(wǎng)絡(luò)；D、將千斤頂壓力傳感器和千斤頂位移傳感器及應(yīng)急處理手動控制盒鏈接進同步控制網(wǎng)絡(luò)中，通過錨具狀態(tài)傳感器將錨具狀態(tài)信號傳遞給主控計算機，通過油缸行程傳感器實時測量張拉油缸的行程；E、進行整體張拉施工仿真驗算，模擬同步張拉施工過程，并取出關(guān)鍵施工工況下的計算值作為理論控制參數(shù)；F、整體同步張拉初級操作，包括以下步驟F1、啟動總控開關(guān)，各驅(qū)動油泵開始運轉(zhuǎn)；F2、啟動手動控制盒，向PLG控制器發(fā)送指令，PLG控制器控制千斤頂群的油缸壓力上升，油缸驅(qū)動幾十根拉索的整體張拉操作開始；F3、當千斤頂伸長值達到預(yù)先設(shè)定的長度時，手動控制盒停止張拉運行；F4、進行整體張拉系統(tǒng)待機檢查及應(yīng)急緊停系統(tǒng)檢查；G、整體同步張拉完整操作，包括以下步驟Gl、控制電腦啟動自動程序，計算機主控程序通過串行通訊板向PLG控制器發(fā)送指令， PLG控制器控制油缸驅(qū)動幾十根拉索的整體張拉操作開始；G2、張拉千斤頂牽引錨頭沿環(huán)形結(jié)構(gòu)的徑向緩緩移動；千斤頂出缸滿行程時，限位開關(guān)啟動泵站支線油路壓力，使后端錨具自動鎖住，然后千斤頂回缸又鎖住前端錨具同時打開后端錨具；如此反復循環(huán)達到整體張拉位移的同步狀態(tài)；G3、當張拉千斤頂?shù)木植繅毫Σ詈臀灰撇畹睦鄯e超過預(yù)先設(shè)定的百分比時，計算機根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器反饋的信號，使局部千斤頂調(diào)整張拉等待整體同步后再執(zhí)行張拉操作；G4、整體張拉操作過程中，通過激光全站儀測量整體索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的位型，作為宏觀檢查依據(jù)；H、整體張拉操作結(jié)束后，立刻進行結(jié)構(gòu)檢測，并進行補償張拉調(diào)整結(jié)構(gòu)狀態(tài)；最后控制電腦的自動程序，關(guān)閉油路電磁閥停止千斤頂出缸張拉動作，再關(guān)閉泵站動力電源，逐步拆除同步控制裝置，整體張拉結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種整體張拉之計算機同步控制器裝置及施工方法，包括力學系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；力學系統(tǒng)包括被張拉空間索結(jié)構(gòu)、鋼拉索、張拉工裝，鋼拉索分別與所述被張拉空間索結(jié)構(gòu)和張拉工裝連接；所述液壓系統(tǒng)包括液壓泵站、液壓千斤頂群和各種液壓閥，所述液壓千斤頂與所述液壓泵站連接，張拉力施加到所述張拉工裝上；所述控制系統(tǒng)包括計算機和主控制柜，所述主控制柜分別與計算機、液壓系統(tǒng)和力學系統(tǒng)連接；所述主控制柜包括通訊控制板、PLC控制器、相序控制繼電器、各種接口板、傳輸線和遠程監(jiān)測傳感器。本發(fā)明具有制造工藝簡單、經(jīng)濟造價合理，操作簡便、同步控制精度高等優(yōu)點。
文檔編號G05B19/418GK102331767SQ20111023387
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者丙長軍, 侯凱, 周黎光, 宋松霞, 張宇鵬, 張晶, 徐中文, 徐剛, 徐瑞龍, 李國立, 李慶嶺, 王豐, 錢英欣 申請人:北京北安華電電梯工程有限責任公司第一分公司, 北京市建筑工程研究院有限責任公司