智能喷淋养生系统设计与实现解析

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1、I 摘摘 要要 随着我国经济的发展，桥梁道路的建设。我国对梁体预制品的 需求也随之剧增，在预制梁的养护中，由于箱梁养护期长，梁体又 高大，传统的养护方法工人需爬上爬下，操作极不方便，且费工费 水，还养护不到位，存在死角，效果不佳，不能保证梁体的养护质 量，显然传统预制梁养生为基础已不适应生产的要求。因此全覆盖 和全自动的预制梁养护的自动喷淋系统，在梁场用于梁体养护，效 果很好，覆盖面积大，做到了全覆盖，既节省了人工，又节约了用 水。实现了独特的“全自动、无人值守、无死角”的预制梁养护， 即使混凝土表面保持充分湿润，提高了预制梁的梁体强度，而且梁 养护时也做到了省时省力。 关键词：自动喷淋系统关

2、键词：自动喷淋系统 机器人机器人 控制器控制器 III 目目 录录 摘摘 要要I 第一章第一章 绪论绪论 .1 1.1 自动喷淋系统的研究目的和意义.1 1.2 预制梁养护的现状.1 1.3 参照标准.2 第二章第二章 智能喷淋系统系统的组成及工作原理智能喷淋系统系统的组成及工作原理 .3 2.1 智能喷淋系统组成.3 2.2 智能喷淋系统工作原理4 2.3 智能喷淋系统功能4 2.4 智能喷淋系统特征.4 第三章第三章 智能喷淋系统智能喷淋系统 PLC 控制器的组成、总体方案控制器的组成、总体方案 .5 3.1 主控制机箱.6 3.2 主控制器6 3.3 触摸屏6 3.4 过流保护7 3.5

3、 母线排7 3.6 电源7 3.7 温控装置。7 3.8 操作软件8 3.9 软件的工作界面8 3.10 技术风险分析.9 3.11 技术更新9 第四章第四章 机器人喷淋执行系统组成及工作原理机器人喷淋执行系统组成及工作原理 .9 4.1 机器人喷淋执行系统组成9 4.1.1 运动车.9 第四章第四章 机器人喷淋执行系统工作原理机器人喷淋执行系统工作原理 .11 4.1 11 第三章第三章 养护机器人的模块设计实现养护机器人的模块设计实现 .11 3.1 养护机器人的总体方案11 3.1.1 养护机器人对外交联关系11 3.1.2 养护机器人组成12 3.1.3 养护机器人工作原理12 3.1

4、.4 养护机器人组成模块功能13 第四章养护机器人的模块设计实现第四章养护机器人的模块设计实现 .16 4.1MCU 模块的设计 .16 4.1.1 MCU 模块的功能及组成.16 4.1.2 MCU 模块主要性能指标.16 4.1.3 MCU 模块主要器件选型.17 4.1.4 MCU 模块电路的设计.17 4.2 LED 显示控制模块的设计19 4.2.1 LED 显示控制模块的功能及组成19 4.2.2 LED 显示模块主要性能指标19 4.2 AD 模块的设计22 4.3.1AD 模块的功能及组成.22 4.3.2 AD 模块主要性能指标22 4.3.3 AD 模块主要器件选型22 4

5、.3.4AD 模块电路的设计.22 4.3I/O 模块的设计.24 4.5 串口模块的设计26 4.5.1 串口模块的功能及组成26 4.5.2 串口模块主要性能指标26 4.5.3 串口模块主要器件选型.26 4.5.4 串口模块电路的设计26 4.6 PS 模块的设计 .26 4.6.1 PS 模块的功能及组成 .27 4.6.2 PS 模块主要性能指标 .27 4.6.3 PS 模块主要器件选型 .27 4.6.4 PS 模块电路的设计 .27 第五章第五章 养护机器人养护机器人 PCB 板的设计板的设计 .30 5.1 养护机器人 PCB 的设计要求 30 5.2 养护机器人 PCB

6、的设计 30 第六章养护机器人软件设计第六章养护机器人软件设计 .32 6.1 养护机器人的软件的主要功能32 6.2 养护机器人的软件设计32 6.2.1 微处理的主程序设计.32 6.2.2 C51 程序.32 附录附录 1 38 第四章 机器人喷淋执行系统工用原理 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 自动喷淋系统的研究目的和意义 自动喷淋系统(含机器人喷淋执行机构)是以 PLC 系统为技术支 撑，融入了电子计算机技术，数据传输技术，让喷淋公交智能化， 人性化，在预制梁的养护中的真正做到实现了独特的“全自动、无 人值守、无死角”的预制梁养护，即使混凝土表面保持充分湿润， 提高了预制梁的梁体

7、强度，而且梁养护时也做到了省时省力。 除此之外还可以为每片预制梁，提供养护的档案，做到有据可查， 便于监护，通 GPS 将预制梁开始养护日期，养护时间等进行上传， 建立完备的档案。 1.2 预制梁养护的现状 随着我国经济的发展，桥梁道路的建设。我国对梁体预制品的 需求也随之剧增，在预制梁的养护中，由于箱梁养护期长，梁体又 高大，传统的养护方法工人需爬上爬下，操作极不方便，且费工费 水，还养护不到位，存在死角，效果不佳，不能保证梁体的养护质 量，显然传统预制梁养生为基础已不适应生产的要求。 本文的主要内容是是这样的，第一章，了解国内的传统的养护 基本现状；第二章，介绍智能喷淋系统的组成以及工作原

8、理；第三， 介绍智能喷淋系统 PLC 控制器的总体方案、组成；第四，主要介绍 自动喷淋系统设计与实现 2 喷淋系统控制器的模块的实现的具体设计、模块的性能指标以及器 件选型；第五，喷淋系统控制器的 PCB 设计要求及 PCB 设计；第六， 喷淋系统的软件设计。 1.3 参照标准 自动喷水灭火系统设计规范 （GB50084-2001） 自动喷水灭火系统施工及验收规范 （GB50261-2005） 室外给水设计规范（GB50013-2006） 通信系统用户外机柜一般要求 （YD/T 1537-2006） 第四章 机器人喷淋执行系统工用原理 3 第二章第二章 智能喷淋系统系统的组成及工作原理智能喷淋

9、系统系统的组成及工作原理 2.1 智能喷淋系统组成 智能喷淋系统由监理管理中心分系统、信息发布分系统、信 息传输分系统、PLC 控制柜系统、电子阀分系统、机器人喷淋执 行系统组成。智能喷淋系统组成示意图，如图 1 所示。 图 2.1 智能喷淋系统组成示意图 监理管理中心分系统是智能喷淋系统的顶端系统，通过信息 传输分系统接收 PLC 控制柜系统上传的数据，并进行数据处理， 备份。为每预制梁的每片梁建立档案，记录每片梁出生日期，喷 淋养护开始及结束日期，每天的喷淋情况。 信息发布分系统主要完成档案查询及打印功能。可将每片梁 自动喷淋系统设计与实现 4 的喷淋养护开始,结束,每天的喷淋养护记录进行

10、打印以查阅。 PLC 控制柜系统主要包括主控制器模块、LCD 液晶显示屏模块、 限流保护模块。完成机器人喷淋执行时间的预置、显示等功能。 电子阀分系统，由阀防水阀及线组成控制水源的通断的网络。 机器人喷淋执行系统主要由运动车、固定架、支架、方向控 制器及行程开关组成，完成喷淋养护功能。 2.2 智能喷淋系统工作原理 智能喷淋系统通过 PLC 控制柜系统的 LCD 触摸屏的键盘设置 工作状态，并按照预置的工作时间控制着机器人喷淋执行系统的 工作，同时将预置执行的信息通过 GPRS 模块，上传到监理管理中 心分系统，以供查阅，打印等。 机器人喷淋执行系统，通过 PLC 控制柜系统的控制供电，并 借

11、助自身的主控制模块，控制机器来回往复，执行喷淋养。 2.3 智能喷淋系统功能 数显记忆和可设定喷淋时间； 数显倒计时工作方式：倒计时分； 工作点数：通常 30 台座，预留最大 99 台座，可扩展； 工作时间： 喷淋 1-999 秒可设；时间间隔 1-9999 分钟可 调； 第四章 机器人喷淋执行系统工用原理 5 2.4 智能喷淋系统特征 1、高寿命、低功耗； 2、控制准确； 3、高功效； 4、操作简单、维护方便； 5、输入电压： 220V10%； 6、额定功率： 40W- 200W； 7、相应电路保护：过流，短路保护。 第三章第三章 智能喷淋系统智能喷淋系统 PLCPLC 控制器的组成、总体方

12、案控制器的组成、总体方案 智能喷淋系统PLC 控制柜系统由主机箱、PLC（主控制器）、 通讯单元、触摸屏显示、母子线排、电源、保护限、操作软件等部 分组成，整个系统喷淋养护过程中的每个环节控制全部由 PLC 进行 控制，以实现全自动化养护。PLC 控制柜系统设置为各阀口依次工 作，控制用水量及保证供水压力。喷淋养生系统结构框图如下图所 示。 自动喷淋系统设计与实现 6 图 2.2.1 PLC 控制柜系统系统工作原理框图 3.1 主控制机箱 1、由于主控制机箱安装在室外，应用环境较为恶劣，设计及 用材上充分考虑具备承受各种气候环境的能力, 包括: 雨, 雪, 冰雹； 2、内部结构布局合理,根据电

13、气特点分设专门的主控制区、 电源区、过流保护仓、母线排配线区； 3、机箱材质:镀锌板； 4、机箱外壳工艺:采专用塑粉喷涂； 3.2 主控制器 主控制器采用欧姆龙公司的 PLC 可编程控制器。欧姆龙公司 PLC 产品门类齐、型号多、功能强、适应面广，根据现场的最大 容量 93 点的控制要求，选用欧姆龙公司的 OMRON C 系列，PLC 可 编程控制器； 第四章 机器人喷淋执行系统工用原理 7 1、继电器输出，交流，直流； 2、指令功能强、运算速度快； 3、完善的通信功能。 3.3 触摸屏 1、人机接口，采用昆仑通泰的触摸屏做为输入的接口，同时 显示各个水阀的工作时间； 2、昆仑通态触摸屏，是一

14、套以嵌入式低功耗 CPU 为核心（主 频 400MHz）的高性能嵌入式一体化工控机。该触摸屏设计采用了 10“英寸高亮度 TFT 液晶显示屏，四线电阻式触摸屏（分辨率 40964096），同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统； 3、液晶屏：TFT 液晶显示，真彩，65535 色，LED 背光； 4、液晶屏亮度：200cd/； 5、供电电源：24VDC； 6、机柜开孔：61mm178mm 3.4 过流保护 根据负载电流，选用欧姆龙公司的高可靠性空气开关，为每 个控制点的过流保护功能。过流保护点根据使用电磁阀型号具体 确定。 3.5 母线排 母线排采用理线架安装走线，完成线缆的容纳和管理功能。

15、 自动喷淋系统设计与实现 8 3.6 电源 为了增加系统的可靠性，减小现场电源的干扰，增加了隔离 电源，电源的输入交流 220VAC，输出直流 24VDC/8A。纹波系数 2; P1_Buf = P1_Buf switch(P1_Buf) case 0: LED_Line = 1;break; case 1: LED_Line = 2;break; case 2: LED_Line = 3;break; case 3: LED_Line = 4;break; default : LED_Line = 1;break; / /sbnOPEN_DOT_ARRAY = 0;/ 点阵屏显示使能 /sb

16、nOPEN_LED = 0;/ LED8 显示使能 /#ifdef _POWER_ON_TEST_ /TestSelf();/ 屏体测试 /#endif bOpen_DOT_Mark = 1; osd_test_mode = 2; bWorkFlag = 0; TestCount = 0; test_word = 0x0001; TestProcess(); /sbnOPEN_DOT_ARRAY = 1;/ 关闭点阵屏显示 自动喷淋系统设计与实现 36 /sbnOPEN_LED = 1;/ 关闭 LED8 显示 /LED_Clear0A();/ LED_buf32设置为 0x0A / 以使 8 字板黑屏显示 /* P0 = 0xA3;/ ? P2 = 0x00; sbnCS_Speed = 0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); sbnCS_Speed = 1; */ /bWor