一种基于PLC的全断面硬岩掘进机控制系统设计.pdf

务l lI5 化 一 种基于P L C 的全断面硬岩掘进机控制系统设计 TBM cont r ol s ys t em bas ed 01 1 PLC 任亚军’ ，赵明 ，翟瑞峰 ，赵海峰 。 ，何恩光z 。 RE N Y a - j u n ’ ，Z H A O Mi n g ，Z H AI Ru i f e n g ，Z H AO H a i - f e n g ，H E E n - g u a n g ’。 1 ． 辽宁装备制造职业技术学院 自动控制工程学院， 沈阳 1 1 0 1 6 4 ；2 ． 北方重工集团有限公司 盾构机分公司，沈阳 1 1 0 1 4 1 ；3 ． 全断面掘进机国家重点实验室 ，沈阳 1 1 0 1 4 1 摘要基于P L C 设计了一套全断面硬岩掘进机的控制系统 ， 介绍了该系统的硬件组成结构，软件结 构，以及针对复杂程序的输入、输出结构的调整方式，并且为其设计了一款方便直观的人机 交互界面，简单介绍了刀盘驱动系统的控制逻辑和实现方式。 关键词T B M P L O ；控制系统；人机界面；刀盘驱动 中圈分类号；T P 2 9 文献标识码 A 文章编号；1 0 0 9 -0 1 3 4 2 0 1 3 0 3 下 -0 1 0 2 -0 2 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 3 ． 0 3 下 ． 3 1 0 引言 随 着我 国城市化进程的 日益加快 ，部分城市 的交通运输面临严重的压力，发展地下轨道交通 已经成 了城市交通发展的必然趋势 ，全断面硬岩 掘进 机 TB M 作 为地 下隧道 施工 中重要 的设 备 ，如今仍面临着技 术被国外公 司垄断 的现象 ， 我 国的掘进机制造企业通过合资合作 的方式获得 了一部分技术 ，但是，控制 系统作为T B M的核心 组成部分 ，各个国外公 司提供的却是8 0 年代的技 术 ，甚至其 中应用的器件都 已停产 ，阻碍 了我国 T BM技术的进一步发展 。本文结合 当前 的P L C 控 制技术设计开发了一套控制 系统 ，该 系统具有一 定的灵活性 ，稍微改动就可以广泛应用在T B M的 控制系统开发中。 1 系统结构 控 制 系统 主要 由P LC控 制 系 统 、人机界面、刀盘驱动等部分组 成 ，系统之 间的关系如图1 所示。 其 中，P L C 控制系统主要完成 掘进机 的状态数据信号的采集和控 制 ，各个传感器和执行器通过P L C 的I ／ O接 口接入到控制系统 中，操 作者通过操作台上的开关和按钮完 成对掘进机各个 系统的控制；人机 界面主要 是显示 、存储控 制系统 当前的运行状 态，并且具有数据远传功能 ，以便 与监控 中心进行数据 交换 ，并且为未来的智能化 T B M网络预留通讯接口；刀盘驱动采用8 台1 3 0 K W 变频电机驱动 。 2 P L C 控制系统 2 ． 1 P L C 硬件 由于T BM的特殊工况 ，温度高 、湿度大、震 动、粉尘和强电磁干扰等各种恶劣条件，对P L C的 可靠性和抗干扰能力提 出了很高的要求 ，综合 对 比多个厂家的P L C型号 ，最终选择施耐德的T S X5 7 系列P L C 为主控P L C。 同样是由于恶劣的工作条件 ，在I ／ O系统的选 择上主要采用了更加 简单可靠的集 中式信号采集 图1 T B M控制 系统结构 ； 地面监 控室 I ⋯ 一 - - - 一一⋯ ‘ 隧 道 ； i 数 据 ，状 态 显i 示 一 --_ 收稿日期2 0 1 2 -1 0 - 3 0 基金项目国家重点基础研究发展计划 9 7 3 计划 2 0 1 2 C B7 2 4 3 0 6 作者简介任亚军 1 9 8 3一 ，女，辽宁人，讲师，工学硕士，主要从事机电一体化教学、P L C 控制系统和自动化仪器仪 表的研究。 [ 1 0 2 ] 第3 5 卷第3 期2 0 1 3 - 0 3 下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m