[發(fā)明專利]一種基于PLC的瞬變電磁儀自動控制系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711332497.7
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107831728A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 石峰;肖明清;龔彥峰;唐曌;王少鋒
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發(fā)明屬于自動化探測技術領域，更具體地，涉及一種基于PLC的瞬變電磁儀自動控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術

當下高速鐵路建設規(guī)模不斷擴大，由于地質條件、施工技術等各方面的原因，高速鐵路隧道在運營階段容易出現(xiàn)各種各樣的病害問題，影響列車運營安全，對國家及人民生命財產安全造成嚴重威脅。加之高鐵隧道具有空間封閉、列車通行密度高、載流量大等特點，用于維修養(yǎng)護及病害檢測的“天窗”時間很短，并且依照傳統(tǒng)人工檢測的辦法不僅效率低、危險性高，而且很大程度上取決于人員的經(jīng)驗水平，因此提高高速鐵路隧道病害檢測的效率及精準性是亟待解決的問題。

瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測地下介質中引起的二次感應渦流場，從而探測介質電阻率的一種方法。根據(jù)瞬變電磁法對低阻體反應敏感的特點，近幾年將其用于煤礦井下水文勘查；瞬變電磁法是一種極具發(fā)展前景的方法，可查明含水地質如巖溶洞穴與通道、煤礦采空區(qū)、深部不規(guī)則水體等；無論是在國內亦或是國外，瞬變電磁法主要的應用領域仍是在地面布置以探測地下異常體(如煤礦、地下金屬等)的位置方面，將其應用于隧道病害的鑒定與維修養(yǎng)護領域的資料較少，仍處于探索階段。

瞬變電磁法可有效提升隧道襯砌后方溶洞、空洞、溶槽等病害的檢測效率和精準度，將其應用于高鐵隧道，替代傳統(tǒng)的人工檢測方法是對當下高鐵隧道病害嚴重問題的良好解決方案，但要實現(xiàn)這個目的，還需克服一項技術難題，即實現(xiàn)瞬變電磁探測系統(tǒng)的自動化；如今使用可編程控制器(PLC)進行工業(yè)自動化控制的技術已經(jīng)日趨成熟，本發(fā)明提出一種基于PLC控制的瞬變電磁儀自動控制系統(tǒng)，有效地解決了上述自動化檢測的問題，在未來自動化、電氣化隧道檢測的大潮中，有著廣泛的應用前景。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種基于PLC的瞬變電磁儀自動控制系統(tǒng)及控制方法，該控制系統(tǒng)采用瞬變電磁儀對隧道襯砌病害進行探測，并利用PLC可編程控制器對瞬變電磁儀進行電氣化控制，實現(xiàn)了瞬變電磁儀自動化檢測控制。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于PLC的瞬變電磁儀自動控制系統(tǒng)，包括上位機、PLC控制模塊和距離傳感器；其中，所述上位機和距離傳感器均與PLC控制模塊建立通訊連接；所述PLC控制模塊與瞬變電磁儀相互通信；

所述上位機用于管理和協(xié)調自動控制系統(tǒng)的運行；

所述距離傳感器用于通過向垂直隧道側壁方向發(fā)出能量波束以測量其與隧道側壁的垂直距離，并根據(jù)所述垂直距離判斷瞬變電磁儀進入或離開隧道瞬間；并用于在瞬變電磁儀進入隧道瞬間發(fā)出啟動指令，在瞬變電磁儀離開隧道瞬間發(fā)出停止指令；

所述PLC控制模塊用于接收所述啟動指令后向瞬變電磁儀發(fā)出執(zhí)行指令，控制瞬變電磁儀在進入隧道的瞬間啟動，并根據(jù)上位機的控制指令控制瞬變電磁儀執(zhí)行具體探測工作；并用于根據(jù)所述距離傳感器發(fā)出的停止指令控制瞬變電磁儀在離開隧道的瞬間停止工作；

所述瞬變電磁儀執(zhí)行探測工作，用于發(fā)射脈沖電流以激發(fā)瞬變磁場，并用于接收待測介質的感應電動勢，將探測數(shù)據(jù)反饋給所述上位機。

優(yōu)選的，上述基于PLC的瞬變電磁儀自動控制系統(tǒng)，所述距離傳感器在進入隧道瞬間產生高電平信號，所述高電平信號作為啟動指令傳輸至PLC控制模塊；

所述距離傳感器產生的電平信號在離開隧道瞬間恢復為低電平信號，所述低電平信號作為停止指令傳輸至PLC控制模塊；其下降沿產生的一定周期寬度的脈沖信號作為判斷瞬變電磁儀離開隧道的依據(jù)。

優(yōu)選的，上述基于PLC的瞬變電磁儀自動控制系統(tǒng)，所述PLC控制模塊包括開關電源、CPU單元、輸入單元、輸出單元和外設接口；所述開關電源、輸入單元、輸出單元和外設接口均與CPU單元相連；PLC控制模塊通過所述外設接口與上位機和距離傳感器建立通訊連接；PLC控制模塊發(fā)出的啟動和停止指令通過所述輸出單元傳輸至瞬變電磁儀；

所述CPU單元包括微處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有可在所述微處理器上運行的用戶程序；

所述用戶程序用于采集距離傳感器發(fā)出的啟動指令，并根據(jù)所述啟動指令控制PLC控制模塊的輸出線圈輸出高電平信號，所述高電平信號作為執(zhí)行指令控制瞬變電磁儀啟動；并用于采集距離傳感器發(fā)出的停止指令，并根據(jù)所述停止指令控制PLC控制模塊的輸出線圈輸出低電平信號，所述低電平信號控制瞬變電磁儀停止工作。