专利名称：直径两米盾构机电气控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于隧道施工机械设备技术领域，具体涉及一种直径两米盾构机电气控制系统。
背景技术：
Φ 2000mm多功能土压平衡式盾构机主要由盾构主机,液压工作站、电气控制室三部分组成。盾构主机主要由刀盘掘削机构、盾体、刀盘液压驱动系统、推进机构、螺旋输送机、管片安装辅助机构、盾尾密封等组成，其性能满足大 型盾构隧道综合试验系统的要求，适用于盾构机在软土、砂卵石等真实地层下的施工掘进和控制，同时具有泡沫注入、同步注浆、管片拼装辅助机构等功能。以往的系统往往都是设计用于直径6米以上盾构机系统，难以用于直径较小的盾构机系统。
实用新型内容本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种直径两米盾构机电气控制系统。本实用新型的技术方案是一种直径两米盾构机电气控制系统，包括PLC控制器和分别与PLC控制器相连的开关量输入模块、开关量输出模块和模拟I/O模块；所述开关量输入模块分别与主令开关触点和继电器辅助触点连接；所述开关量输出模块分别与电机驱动、换向阀驱动和指示灯连接；所述模拟I/O模块分别与传感器、电磁比例阀连接。所述PLC控制器还与触摸屏连接。所述传感器包括压力传感器、行程传感器和温度传感器。与现有技术相比，本实用新型的优点是可以较好地实现地对盾构机的各项参数进行控制，可以完整地实现两米盾构机应有的功能。在土压平衡的试验中，盾构机在掘进过程中可以模拟各种工况，并对土压的数据进行记录，为研究盾构施工对地面的扰动提供了研究数据。
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中图I是本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
一种直径两米盾构机电气控制系统，如图I所示，包括PLC控制器和分别与PLC控制器相连的触摸屏、开关量输入模块、开关量输出模块和模拟I/o模块；所述开关量输入模块分别与主令开关触点和继电器辅助触点连接；所述开关量输出模块分别与电机驱动、换向阀驱动和指示灯连接；所述模拟I/o模块分别与传感器、电磁比例阀连接，其中所述传感器包括压力传感器、行程传感器和温度传感器。[0012]本实用新型的工作原理是电气控制系统采用单PLC设计，外部连接有人机界面操作台，通过操作台对PLC下达指令，控制整台机器的运行。为了使机器启动时减少因启动电流过大对电网造成冲击，刀盘驱动泵电机和螺旋机驱动泵电机采用降压启动的方式启动。有效降低了启动电流，减少了对电网的冲击。在控制系统中设置了自动土压平衡程序，操作时只需要设定目标土压，盾构机在掘进过程中可以自动控制土压值使土压保持在所设定的范围内。控制系统中还包含了液压驱动系统扭矩计算程序，可以精确计算出刀盘和螺旋输送机工作时扭矩状况。盾构机电气设备包括配电柜、主控制柜、主供电电缆、动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台、电机、接地等。电器系统最小保护等级为IP5. 5。全系列采用梅兰日兰的断路器模块和接触器模块。由于体积较小，设计时采用的是单PLC模式，并没有采用远程10，在大型盾构机设计时会考虑到走线方便等原因而采用CPU加远程IO的组合提升设备的可靠性与可维护性。电气系统的功能分为由QX42模块和外围开关和按钮以及接触器和断路器的反馈触点组成的开关量输入部分和由QYlO模块和外围电路构成的控制接触器线圈和电磁阀指示灯的开·关量输出部分。PLC的DA模块Q68DAV通过输出两路0-10V电压信号分别控制控制刀盘和螺旋输送机的比例阀。比例阀的开口率和DA模块输出的0-10V会有个一个0%-100%的一个对应关系。从而实现刀盘和螺旋输送机的无极调速。在土压平衡盾构机中土压平衡的实现是通过PLC控制螺旋输送机的速度调节土仓的出土量。本电气系统针对两米盾构机进行了完全的优化设计。其中PLC根据土压传感器采集的数值通过控制液压马达的比例阀的开口率对螺旋输送机进行无级调速。传感器将相应的被米集信号转换成抗干扰能力强的4_20mA电流信号,传给PLC的AD采集模块，然后经过AD模块Q68ADI将4_20mA转化成0-2000的数字信号，PLC的自动刷新功能将相应的通道的数字量放入定义好的软元件中。在PLC中经过一系列处理就会到对应的模拟量值，提供给相应的程序，实现设计的功能，如屏幕显示、报警等。PLC是控制系统的关键部件，广泛用于复杂条件下工业控制领域，有很高的可靠性。控制系统用于控制盾构机掘进、拼装时的各主要功能。例如盾构机要掘进时，盾构机司机按下操作控制台上的掘进按钮，一个电信号就被传到PLC控制系统，PLC根据设定的程序，在某些必要条件满足时，PLC才能进行下一步工作，控制系统，首先分析推进的条件是否具备(如推进油缸液压油泵是否打开，润滑脂系统是否工作正常等，如果推进的条件不具备，就不能推进，如果条件具备，控制系统就会使推进按钮指示灯变亮，同时控制系统也会给推进油缸控制阀的电磁阀供电，电磁阀通电打开推进油缸控制阀，盾构机开始向前推进。否则，程序就不能往下运行，设备停止运行，同时会将错误信息显示在操作室的电脑上。我们按照显示的错误信息及代码去查找故障原因，即PLC是否正常输入、PLC是否正常输出、前后输入/输出设备是否正常、连接线路是否良好。这样分段分析、仔细排查，故障会很容易得到解决。PLC安装于控制柜，PLC系统也与操作控制台的人机界面触摸屏相连。电机为所有液压油泵、皮带机、泡沫剂泵、合成泡沫用水水泵、膨润土泵等提供动力。当电机的功率在30kW以下时，采用直接起动的方式，当电机的功率大于30kW时，为了降低起动电流，采用星形一三角形起动的方式。盾构机操作台外的拼装推进站可以操作盾构机的管片拼装机，实现管片拼装功能。操作控制台上有控制系统电脑显示器、实现各种功能的按钮、调整压力和速度的旋钮、显示压力或油缸伸长长度 的显示模块及各种钥匙开关等。
权利要求1.一种直径两米盾构机电气控制系统，其特征在于包括PLC控制器和分别与PLC控制器相连的开关量输入模块、开关量输出模块和模拟I/O模块；所述开关量输入模块分别与主令开关触点和继电器辅助触点连接；所述开关量输出模块分别与电机驱动、换向阀驱动和指示灯连接；所述模拟I/O模块分别与传感器、电磁比例阀连接。
2.根据权利要求I所述的直径两米盾构机电气控制系统，其特征在于所述PLC控制器还与触摸屏连接。
3.根据权利要求I所述的直径两米盾构机电气控制系统，其特征在于所述传感器包括压力传感器、行程传感器和温度传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种直径两米盾构机电气控制系统，包括PLC控制器和分别与PLC控制器相连的开关量输入模块、开关量输出模块和模拟I/O模块；所述开关量输入模块分别与主令开关触点和继电器辅助触点连接；所述开关量输出模块分别与电机驱动、换向阀驱动和指示灯连接；所述模拟I/O模块分别与传感器、电磁比例阀连接。本实用新型的优点是可以较好地实现地对盾构机的各项参数进行控制，可以完整地实现两米盾构机应有的功能。在土压平衡的试验中，盾构机在掘进过程中可以模拟各种工况，并对土压的数据进行记录，为研究盾构施工对地面的扰动提供了研究数据。
文档编号E21D9/093GK202690069SQ20122028186
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者王军, 郭士民, 陈文菊 申请人:南车资阳机车有限公司