TBM盾构电气控制系统---康帆.ppt

1、盾构机电气控制系统原理及施工现场临时用电管理，主要内容，1。盾构电气控制系统原理1。盾构电气控制系统的组成。可编程控制器控制系统在三号盾构上的应用。变频器在TBM盾构4上的应用。常见安全保护电路在TBM型盾构机上的应用。常见传感器在TBM盾构机上的应用6。维护盾构机电气系统2。盾构施工现场临时用电管理。盾构施工电源分类2、集约用电3、安全用电4、节约用电4、掘进机电控系统1、高压电源2、低压配电3、可编程控制器自动控制系统4、计算机数据采集系统5、机械液压系统及辅助设备控制，包括：刀盘驱动系统、推进系统、支撑系统(外支撑和前后支撑)、油脂集中自动润滑系统、仰拱起重机和物料起重机。 带式输送机系

2、统(连续带式输送机)、混凝土输送和喷射系统、钢拱架安装和输送系统、供水和水冷系统、制冷系统和盾构电气控制系统。 高压电源2。低压配电3。可编程控制器自动控制系统4。计算机数据采集系统。机械、液压和辅助系统控制，包括：刀盘驱动系统、推进系统、管片组装机、管片输送系统、铰接气缸系统、螺旋输送机、带式输送机系统、泡沫和膨润土系统、盾尾密封系统、同步灌浆系统、集中自动润滑系统、冷却系统、人体舱和保压系统。刀盘驱动系统推进系统管片拼装机和管片输送系统铰接式圆筒系统破碎机、泥浆闸门、泥水平衡系统泥浆泵和输送系统盾构尾部密封系统同步灌浆系统集中自动润滑系统冷却系统人舱和保压系统EPB盾构、泥水平衡盾构、TB

3、M和盾构供配电系统、高压供配电：TBM盾构机由于负荷大，采用高压10KV供电。为保证盾构机连续掘进，采用400米(200米)高压软电缆和高压电缆卷筒实现连续不间断供电。变压器：盾构机和盾构机常用的变压器有两种：波纹密封油浸式变压器和干式变压器。油浸式变压器具有体积小、价格低的优点，但维护不便。然而，干式变压器易于维护且过载能力强，但体积大且价格昂贵。因此，目前盾构机普遍采用全密封油浸式变压器，将变压器与大气隔离，防止油浸绝缘劣化，提高运行可靠性。掘进机采用干式变压器。软启动器：大功率电机直接启动时冲击电流大。为了避免启动电流对电网的影响，大功率电机采用软启动器启动，中小功率电机采用星形三角形或

4、直接启动。无功功率补偿：补偿电容用于低压端的集中补偿，无功功率自动补偿控制器用于无功功率的自动补偿。它实时监测系统的功率因数，通过控制接触器投切电容器组达到功率因数动态补偿的目的。补偿后的功率因数不低于0.9。盾构机供配电系统、盾构机供配电系统、盾构机供配电系统的要点、高压断路器的保护整定值和低压断路器的保护整定值。电动机保护热继电器的整定值不得超过电动机的额定电流。注意正确接线，防止电源短路。在过流和速断的基础上，建议对隧道外的高压开关设备增加零序电流保护。主机控制系统的组成，目前主机控制系统常用两种系统组成模式：集中式和分布式。香港大部分是集中的(泥浆护筒除外)，威思、小松、洛瓦特和NFM

5、是主要分布的。主要缺点工控机和数据采集系统采用壁挂式工控机作为人机界面，采用彩色液晶显示屏，置于盾构机操作室的控制面板上。用于设置控制系统参数和显示数据，供现场操作员使用。其他普通电脑可根据需要放置在机电工程师室和经理室。这些计算机上安装了WDAS或PDV软件，用于实时监控隧道施工、打印报告和其他管理工作。盾构机控制系统示意图、远程计算机、工业计算机、可编程控制器、数字接口、人工智能、数字接口、触摸屏、显示器、现场操作面板、接口、远程控制面板、位置开关传感器、中间继电器、驱动放大板、开关阀、信号灯、比例阀、变频器、表头等。打印机、激光制导系统、盾构机主机控制系统、盾构机主机控制系统采用可编程控

6、制器偏置控制器。盾构机是一种机械、电气、液压一体化的工厂化隧道开挖施工机械，是一家大型自动化、流程化公司。由于其控制环节多、工序复杂、相互关联、相互影响，任何一个环节的失效都会影响到正常的开挖甚至停止修复。为了保证盾构机的高可靠性、安全性和可维护性，其控制系统采用了可编程控制器偏置控制系统。PLC偏移控制系统具有系统功能强、可靠性高、抗震性能好、编程简单、修改方便、易于扩展和维护等一系列优点。可编程控制器可编程控制系统的特点是掘进机上的所有传感器和控制信号都输入可编程控制器，所有输出信号都由可编程控制器发送。促进各种连锁关系的建立。因此，可编程控制器是掘进机的控制中心。它是掘进机的大脑和心脏。

7、可编程逻辑控制器模型是常用的。目前，我单位盾构机常用的可编程控制器有西门子、施耐德、三菱和AB公司。西门子可编程控制器系列包括S7-200、S7-300、S7-400和ET200M远程输入输出系列，高档S7-400系列和ET200M远程输入输出在盾构机中普遍使用。施耐德公司拥有MODICOM、PREMIUM和MUMENTUM系列。赫里克盾都是西门子制造的，威尔特和NFM都是施耐德制造的。日本的小松全是三菱系列，而罗威特使用的是AB系列。有一个习惯问题。西门子常用的可编程控制器编程软件是STEP7。WINCC是西门子常用的组态软件。施耐德公司常用的可编程控制器是PREMIUM系列。编程软件是PL

8、7和UNITY。小松通常使用三菱A3和Q系列，而罗威特使用罗克韦尔的ControlLogix系列。编程软件为RSLogix5000和RSLinx、西门子S7-300系列可编程控制器、主操作室(主站)、屏蔽体(变电站)、配电柜(变电站)、西门子S7-400系列可编程控制器、西门子标准通信总线、PROFIBUS-DP、SCP开：第三方制造商的串行协议、施耐德优质系列可编程控制器、施耐德动量系列分布式可编程控制器、具有分布式输入输出的控制器输入输出总线-多达128个输入输出模块，距离为42，000英尺。Modbus Plus模式-最多64个输入/输出模块。距离为6000英尺的以太网-多达64个I/o

9、模块，该距离与介质、RS-232端口-Modbus、到分布式I/o模块的I/O总线(interbus)通信、位于现场设备附近的动量I/O模块、安装在I/O模块上的动量处理器、计算机、操作员站、Schneider PLC通信总线MODBUS PLUS和Fipio，2020/7/14，1。可编程控制器结构，2020/7/14，简单电机启动控制电路采用可编程控制器控制：其外部接线和内部等效电路如图所示。可编程控制器可分为三部分：输入部分、内部控制电路和输出部分。2.2 .可编程控制器的工作原理。可编程控制器通过顺序扫描和连续循环工作。可编程控制器的扫描过程可分为三个阶段：输入采样、程序执行和输出刷新

10、，这三个阶段是周期性循环的。可编程控制器的工作模式、盾构可编程控制器控制系统(西门子)的组成、主操作室(主站)、盾构机可编程控制器控制系统的配置、盾构机可编程控制器控制系统配置图、盾构可编程控制器控制流程图、计算机控制和数据采集系统、主要用于参数设置、监控和管理功能的组态软件、西门子WinCC施耐德公司的FactrylinkINTOUCHiFIX。PCVUE中国有王道；用户使用C语言和OPC软件自行开发。现场工控机和办公室管理计算机组成局域网，将隧道内盾构机的信息传输到地面办公室并存储。操作画面设置界面：设置盾构对象和控制参数测量界面：在盾构掘进界面显示各种检测仪器的测量值：施工期间的主画面，

11、掘进参数和设备状态的历史曲线画面：以曲线形式显示历史施工数据，按响铃数查询报警画面；及时显示盾构设备运行和故障报警报告的动态曲线铰链画面：用于铰链运行和控制，显示盾构姿态。在线状态监测显示屏- WDAS(数据采集系统)，主要用于监测掘进机主机的工作状态、掘进参数的统计分析、历史数据查询和故障统计，并打印出掘进报告及相关报告。WDAS有友好的人机界面。丰富的显示信息，庞大的历史数据存储，故障信息和运行状态数据的完整保存。特别是保存完整的故障信息和运行状态数据对于诊断一些疑难故障非常有用，因此WDAS系统是对MAGELS故障诊断的补充。WDAS有12个显示界面。F1启动屏幕、F2TBM参数屏幕、F

12、3全视图屏幕、F4液压系统屏幕、F5趋势图显示1、F6趋势图显示2、F7换档信息屏幕、F8输入参数屏幕、F9选择屏幕、F10报警/信息屏幕、F11打印屏幕和F12系统屏幕。其中，F2参数屏、F3全视图屏、F4液压系统屏和F10报警/信息屏对故障诊断非常有帮助。参数画面：显示掘进机当前主机各种运行参数的全视图画面：显示掘进机液压系统当前运行状态、压力、温度、液位等参数的液压系统画面。报警和信息屏幕：显示掘进机主机的各种故障报警信息和工作状态信息，通过打印报警报告信息，可以在掘进机工作前随时报告和查询报警信息和工作状态信息。各种报警信息和工作状态信息都有开始和结束时间，这对故障诊断非常有用。在线状

13、态监测显示屏WDAS(数据采集系统)，可编程序控制器笔记本编程器进行在线实时查询和故障诊断。大多数情况下，盾构控制系统的大部分电气和液压故障都可以通过故障显示界面进行诊断和解决。然而，当联锁关系复杂，不能直接反映其故障时，有必要使用笔记本电脑编程来快速查找和确定故障。使用笔记本编程器，可以快速查询故障信息的位置和相关信息的状态，分析内部联锁关系，并对程序进行修改和优化。使用笔记本编程器还可以在线监控可编程控制器程序。将笔记本电脑编程器连接到可编程逻辑控制器。在线进入时，可编程控制器程序的所有状态将实时反映在编程器上。故障显示屏提供的故障地址将被输入编程器。通过使用编程器的搜索功能，可以快速找到

14、故障信息所在的子程序和相关信息，并显示在屏幕上。导致故障的条件信息将以不同的颜色显示在屏幕上。这样，我们可以直观、快速地发现故障，分析故障的可能原因，最终排除故障。使用编程器还可以修改和优化可编程控制器程序。当在程序中发现问题时，有必要修改程序，或在排除故障时，有必要做一些临时处理(如临时短路某个条件，强制设置)等。并且可以通过使用编程器来实现在线修改。程序员诊断可编程控制器故障。特别是在没有故障显示和机器确实发生故障的情况下，用编程器进行诊断是非常准确和有效的。因此在线故障实时显示屏麦格里斯可编程控制器的编程控制系统有一个故障在线实时显示屏(Magres)，可以及时显示和记录掘进机的各种电气

15、和液压故障。用于故障诊断和分析，提供故障位置信息或可能故障位置的相关信息，方便缩小故障查询范围，快速诊断故障。Magelis的主要功能是：立即显示和记录当前刚刚发生的故障信息，音频提示可以循环显示512个故障的历史记录，可以翻页查询。目前尚未消除的故障信息可以循环显示，并且可以监控所有通道的实际显示值。可查询的故障信息内容包括：故障内容，即故障发生的时间和恢复被消除的时间，故障的子程序和线路号故障的可编程逻辑控制器输入端口地址，以及相应元件的电气号，模拟输入信号的故障通道号等。Magilis是TBM最重要和最实用的在线诊断工具。掘进机的主要电气和液压故障将首先显示在显示屏上。类似地，当任何电气

16、和液压故障发生时，操作员应首先检查马格里斯记录。变频器在盾构机中的应用，常用的主要驱动方式包括液压驱动、电动驱动和变频驱动方式。现有盾构主传动采用变频传动。HK开环矢量变频驱动控制模式(黄泥盾构工程)WIRTH闭环矢量变频驱动控制模式(大黄双盾构隧道工程)NFM闭环矢量变频驱动控制模式(武汉长江隧道、LOVAT开环矢量变频驱动控制模式(成都地铁盾构工程)小松V/F变频驱动控制模式(Xi地铁盾构工程)WIRTH开环矢量变频驱动控制模式(大伙房隧道掘进机工程)罗宾斯开放式硬岩掘进机采用开环矢量变频驱动控制模式(西香港开环矢量控制模式(黄盾工程)，控制系统采用西门子400系列可编程控制器，变频器采用

17、ELIN变频器，功率132千瓦(110千瓦重载)，电机采用ELIN水冷电机，功率110千瓦，主电路电压380伏，采用一对一控制模式。控制系统通过PROFIBUS DP总线与10台变频器相连，实现对变频器的控制。以1号电机为主电机，动力定位总线从1号变频器读取当前转矩，并将其送回中央处理器。经可编程控制器程序处理后，通过动力定位总线同时传输到其他9台变频器，实现转矩控制。控制系统采用施耐德系列PLC，变频器采用ECOWIN变频器，电机采用ELIN水冷电机，功率286千瓦，主电路电压690伏，采用一对一控制方式。控制系统通过PROFIBUS DP总线与6台变频器相连，实现对变频器的控制。六个变频器通过RS485数据接口与计算机相连，计算机可以实现变频器参数的设置和监