[實用新型]直徑兩米盾構機電氣控制系統

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220281867.5
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN202690069U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 王軍;郭士民;陳文菊
• 申請（專利權）人: 南車資陽機車有限公司
• 主分類號: E21D9/093
• 分類號: E21D9/093
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

技術領域

本實用新型屬于隧道施工機械設備技術領域，具體涉及一種直徑兩米盾構機電氣控制系統。

背景技術

Φ2000mm多功能土壓平衡式盾構機主要由盾構主機，液壓工作站、電氣控制室三部分組成。盾構主機主要由刀盤掘削機構、盾體、刀盤液壓驅動系統、推進機構、螺旋輸送機、管片安裝輔助機構、盾尾密封等組成，其性能滿足大型盾構隧道綜合試驗系統的要求，適用于盾構機在軟土、砂卵石等真實地層下的施工掘進和控制，同時具有泡沫注入、同步注漿、管片拼裝輔助機構等功能。以往的系統往往都是設計用于直徑6米以上盾構機系統，難以用于直徑較小的盾構機系統。

實用新型內容

本實用新型克服了現有技術中的缺點，提供了一種直徑兩米盾構機電氣控制系統。

本實用新型的技術方案是：一種直徑兩米盾構機電氣控制系統，包括PLC控制器和分別與PLC控制器相連的開關量輸入模塊、開關量輸出模塊和模擬I/O模塊；所述開關量輸入模塊分別與主令開關觸點和繼電器輔助觸點連接；所述開關量輸出模塊分別與電機驅動、換向閥驅動和指示燈連接；所述模擬I/O模塊分別與傳感器、電磁比例閥連接。

所述PLC控制器還與觸摸屏連接。

所述傳感器包括壓力傳感器、行程傳感器和溫度傳感器。

與現有技術相比，本實用新型的優(yōu)點是：可以較好地實現地對盾構機的各項參數進行控制，可以完整地實現兩米盾構機應有的功能。在土壓平衡的試驗中，盾構機在掘進過程中可以模擬各種工況，并對土壓的數據進行記錄，為研究盾構施工對地面的擾動提供了研究數據。

附圖說明

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本實用新型的系統結構示意圖。

具體實施方式

一種直徑兩米盾構機電氣控制系統，如圖1所示，包括PLC控制器和分別與PLC控制器相連的觸摸屏、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊和模擬I/O模塊；所述開關量輸入模塊分別與主令開關觸點和繼電器輔助觸點連接；所述開關量輸出模塊分別與電機驅動、換向閥驅動和指示燈連接；所述模擬I/O模塊分別與傳感器、電磁比例閥連接，其中：

所述傳感器包括壓力傳感器、行程傳感器和溫度傳感器。

本實用新型的工作原理是：電氣控制系統采用單PLC設計，外部連接有人機界面操作臺，通過操作臺對PLC下達指令，控制整臺機器的運行。為了使機器啟動時減少因啟動電流過大對電網造成沖擊，刀盤驅動泵電機和螺旋機驅動泵電機采用降壓啟動的方式啟動。有效降低了啟動電流，減少了對電網的沖擊。在控制系統中設置了自動土壓平衡程序，操作時只需要設定目標土壓，盾構機在掘進過程中可以自動控制土壓值使土壓保持在所設定的范圍內。控制系統中還包含了液壓驅動系統扭矩計算程序，可以精確計算出刀盤和螺旋輸送機工作時扭矩狀況。

盾構機電氣設備包括配電柜、主控制柜?、主供電電纜、動力電纜、控制電纜、控制系統、操作控制臺、電機、接地等。電器系統最小保護等級為IP5．5。全系列采用梅蘭日蘭的斷路器模塊和接觸器模塊。?

由于體積較小，設計時采用的是單PLC模式，并沒有采用遠程IO，在大型盾構機設計時會考慮到走線方便等原因而采用CPU加遠程IO的組合提升設備的可靠性與可維護性。電氣系統的功能分為由QX42模塊和外圍開關和按鈕以及接觸器和斷路器的反饋觸點組成的開關量輸入部分和由QY10模塊和外圍電路構成的控制接觸器線圈和電磁閥指示燈的開關量輸出部分。PLC的DA模塊Q68DAV通過輸出兩路0-10V電壓信號分別控制控制刀盤和螺旋輸送機的比例閥。比例閥的開口率和DA模塊輸出的0-10V會有個一個0%-100%的一個對應關系。從而實現刀盤和螺旋輸送機的無極調速。在土壓平衡盾構機中土壓平衡的實現是通過PLC控制螺旋輸送機的速度調節(jié)土倉的出土量。

本電氣系統針對兩米盾構機進行了完全的優(yōu)化設計。其中PLC根據土壓傳感器采集的數值通過控制液壓馬達的比例閥的開口率對螺旋輸送機進行無級調速。

傳感器將相應的被采集信號轉換成抗干擾能力強的4-20mA電流信號，傳給PLC的AD采集模塊，然后經過AD模塊Q68ADI將4-20mA轉化成0-2000的數字信號，PLC的自動刷新功能將相應的通道的數字量放入定義好的軟元件中。在PLC中經過一系列處理就會到對應的模擬量值，提供給相應的程序，實現設計的功能，如屏幕顯示、報警等。

PLC是控制系統的關鍵部件，廣泛用于復雜條件下工業(yè)控制領域，有很高的可靠性。控制系統用于控制盾構機掘進、拼裝時的各主要功能。例如盾構機要掘進時，盾構機司機按下操作控制臺上的掘進按鈕，一個電信號就被傳到PLC控制系統，PLC根據設定的程序，在某些必要條件滿足時，PLC才能進行下一步工作，控制系統,首先分析推進的條件是否具備(如推進油缸液壓油泵是否打開，潤滑脂系統是否工作正常等，如果推進的條件不具備，就不能推進，如果條件具備，控制系統就會使推進按鈕指示燈變亮，同時控制系統也會給推進油缸控制閥的電磁閥供電，電磁閥通電打開推進油缸控制閥，盾構機開始向前推進。否則，程序就不能往下運行，設備停止運行，同時會將錯誤信息顯示在操作室的電腦上。我們按照顯示的錯誤信息及代碼去查找故障原因，即PLC是否正常輸入、PLC是否正常輸出、前后輸入/輸出設備是否正常、連接線路是否良好。這樣分段分析、仔細排查，故障會很容易得到解決。PLC安裝于控制柜，?PLC系統也與操作控制臺的人機界面觸摸屏相連。電機為所有液壓油泵、皮帶機、泡沫劑泵、合成泡沫用水水泵、膨潤土泵等提供動力。當電機的功率在30kW以下時，采用直接起動的方式，當電機的功率大于30kW時，為了降低起動電流，采用星形—三角形起動的方式。盾構機操作臺外的拼裝推進站可以操作盾構機的管片拼裝機，實現管片拼裝功能。操作控制臺上有控制系統電腦顯示器、實現各種功能的按鈕、調整壓力和速度的旋鈕、顯示壓力或油缸伸長長度的顯示模塊及各種鑰匙開關等。