盾构电气控制系统原理讲义3.ppt

《盾构电气控制系统原理讲义3.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《盾构电气控制系统原理讲义3.ppt（76页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、TBM盾构电气控制系统盾构电气控制系统主要内容 一、TBM盾构电气控制系统原理 1、TBM盾构电气控制系统的组成 2、PLC控制系统在TBM盾构上的应用 3、变频器在TBM盾构上的应用 4、常用安全保护电路在TBM盾构机上的应用 5、常用传感器在TBM盾构机上的应用 6、TBM盾构机电气系统维修保养 二、TBM盾构现场临时施工用电管理 1、盾构施工供电分类 2、集约用电 3、安全用电 4、节约用电 TBM电气控制系统组成 1、高压供电 2、低压配电 3、PLC自动控制系统 4、计算机数据采集系统 5、机械、液压系统和辅助设备控制，包括：刀盘驱动系统推进系统支撑系统（外凯和前后支撑）油脂集中自动

2、润滑系统仰拱吊机和材料吊机皮带输送机系统（连续皮带机）混凝土输送和喷浆系统钢拱架安装输送系统供水及水冷却系统制冷系统盾构电气控制系统组成 1。高压供电 2。低压配电 3。PLC自动控制系统 4。计算机数据采集系统 5。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拼装机和管片输送系统铰接缸系统螺旋输送机、皮带输送机系统泡沫和膨润土系统盾尾密封系统同步注浆系统集中自动润滑系统冷却系统仿形刀系统TBM及盾构供配电系统及盾构供配电系统高压供配电：高压供配电：由于TBM盾构机整机负荷较大，因此盾构机采用高压10KV供电。为保证盾构机连续掘进，采用400m(200m)高压软电缆和高压电缆卷筒实

3、现连续不间断供电。变压器：变压器：TBM及盾构机常用的变压器有波纹密封油浸式和干式变压器两种。油浸式变压器具有体积小、价格低等优点，但其维护不便；而干式变压器维护方便，过载能力强，但体积大、价格贵。因此目前一般常见的是盾构机采用的是全密封油浸式变压器，它使变压器内部与大气隔离，防止油的劣化和绝缘受潮，增强了运行的可靠性。TBM采用的是干式变压器。软启动器：软启动器：功率较大的电动机直接启动时有较大的冲击电流，为了避免启动电流对电网的冲击，对大功率的电动机采用软启动器启动，中小功率的电机采用星三角启动或直接采用启动方式。无功功率补偿：无功功率补偿：采用补偿电容器在低压端集中补偿的方法，利用无功功

4、率自动补偿控制器对无功功率进行自动补偿，它实时监测系统的功率因数，通过控制接触器切换电容组达到动态补偿功率因数的目的。补偿后的功率因数不低于0.9。TBM供配电系统供配电系统盾构机供配电系统盾构机供配电系统3*70mm2TJB快速接头3*70+3*35/3 6/10KV 250M高压电缆卷筒高压开关200A变压器10kv/400v1600KVA10KV250I/2500A400VAC 50HZ400VAC 50HZ3相母线65kvar*10cos=0.95PD1PD2I 800A软启刀盘驱动315kw软启I 刀盘驱动315kwPD3PD4软启320AI 螺旋输送机160kwPD5I 80AY-

5、软启I 250A皮带机30kw推进泵站110kwI 100AI 80A补油泵37kw管片安装机45kwI 80A膨润土泵30kwY-Y-Y-PD610AI 18AI 14AI 14AI 25AI 齿轮油泵4kw冷却水泵5.5kw工业水泵7.5kw推进控制泵5.5kw水过滤循环泵11kwI 1.6A油脂泵0.18kwPD71.6AI I 40AI 18AI 18AI 泡沫泵0.37kw二次通风15kw混凝土搅拌机7.5kw泡沫水泵7.5kw管片吊机PD813AI 13AI 13AI I I 13A13A1号拖车照明设备桥照明2号拖车照明3号拖车照明4号拖车照明PD9+MDB柜250I I 250

6、250I 250I I 250主控室以后的220v电源补偿器220v电源PLC控制面板24v电源其他配电柜面板I 250主控室220v电源+DB柜PD1PD2250I 250I 250I I 250DB柜体照明人仓照明盾体照明250I 人仓插座I 250人仓加热PD324VDC220VACPLC盾构机控制系统控制面板PC控制系统主控制室400v/220v6.6KVA1.44KVA400V/24VDC400V/24VDC1.44KVA24VDC220VAC400V/24VAC1.44KVA800A160A160A160A160A160A160ATBM盾构供配电系统关键点盾构供配电系统关键点 高压

7、断路器的保护整定值 低压断路器的保护整定值 电机保护热继电器整定一定不要超过电机额定电流 星-三角启动要注意接线正确，防止电源短路。洞外的高压开关柜在过流、速断的基础上，建议增加零序电流保护。主机控制系统的组成主机控制系统的组成主机控制系统主机控制系统目前常用的有两种系统构成模式：集中式和分布式。HK大多数采用集中式（除泥水盾构外），WIRTH、小松、LOVAT和NFM多采用分布式。盾构机主机控制系统采用主从、上下位机和分布式I/O结构。上位机为PC（个人计算机）和墙面式工控机组成的基于Profibus-Dp（或MODBUS）协议的现场总线的计算机局域网络，下位机是以Siemens S7-40

8、0为主站的可编程控制器系统。工控机和数据采集系统工控机和数据采集系统采用墙面式工控机为人机界面，采用彩色液晶显示屏，安置在盾构机操纵室内控制面板上。用于设置控制系统参数和显示数据，由现场操作人员使用。其余采用普通PC根据需要可以放置在机电工程师室和经理室。这些计算机上均安装WDAS或PDV软件，用于对隧道内的施工情况进行实时监控，打印报表和其他管理工作。盾构机控制系统示意图远程计算机工业计算机PLCDIAIDOAO触摸屏显示器 现场操作板接口遥控操纵板位置开关传感器等中间继电器驱动放大板开关阀、信号灯等比例阀、变频器、表头模拟传感器脉冲传感器接触器、电机等打印机激光导向系统TBM盾构主机控制系

9、统盾构主机控制系统lTBM盾构主机控制系统采用PLC可偏程控制器的特点l TBM盾构是一个机、电、液一体化的工厂化隧道开挖施工机械，是大型化、自动化、流程化的大型连动机。由于其控制环节多，工序复杂，并且相互关联，相互影响，任何一个环节出现故障都将影响正常掘进甚至停机修理，因为了保障TBM盾构机工作的高度可靠性安全性和易维护性，其控制系统采用了PLC可偏程控制系统。l PLC可偏程控制系统具有系统功能强、可靠性高、抗震性能好、编程容易、修改方便、扩充维修容易等一系列优点。l 采用PLC可编控制系统的特点是TBM盾构机上所有传感器和控制信号都输入到PLC，所有输出信号都由PLC发出的。方便建立各种

10、连锁关系。因此PLC可编控制器是掘进机的控制中枢。是掘进机的大脑和心脏。2024-5-31.PLC的结构2024-5-3 简单的电机起动控制电路采用PLC控制:其外部接线及内部等效电路如图所示。可将PLC分成3部分：输入部分、内部控制电路和输出部分。2.PLC的工作原理PLC是采用是采用的方式进行工作的。的方式进行工作的。PLC的的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新3个阶段个阶段，并进行周期性循环。，并进行周期性循环。3.PLC的工作方式4、常用PLC型号目前我们单位盾构常用的PLC有西门子、施耐德、三菱和AB公司。西门子PLC系列有S

11、7-200S7-300S7-400三个系列，盾构机常用的是高档S7-400系列，施耐德PLC有MODICOMPREMIUMMUMENTUM系列。海瑞克盾构全部用的是西门子，维尔特和NFM用的全是施耐德。日本小松全是三菱系列，罗威特用的是AB系列。这有一个习惯问题。西门子常用的PLC编程软件是STEP7。西门子常用的组态软件是WINCC。施耐德常用的PLC是PREMIUM系列。编程软件是PL7和UNITY。小松常用是三菱A3和Q系列罗威特用的是罗克韦尔的ControlLogix系列.编程软件是RSLogix5000和RSLinx盾构PLC控制系统组成（西门子）主操作室（主站）盾构机PLC控制系统

12、配置PROFIBUS-DPVMTPC670光/电电/光PCMPIDP控制系统配置示意图PCPCTCP/IPTBM-PLC控制系统配置图控制系统配置图PCPCPLC系统配置示意图Magelis盾构PLC控制流程图计算机控制及数据采集系统 主要完成参数设定、监控、管理功能l采用组态软件，西门子WinCC，施耐德的Factrylinkl现场工控机与办公室的管理计算机组成局域网，将洞内盾构机的信息传输到地面办公室，并储存起来。操作画面l设定界面：设定盾构对象和控制参数l测量界面：显示盾构中各类检测仪器的测量值l掘进界面：施工时主画面，掘进参数、设备状态l历史曲线画面：以曲线形式显示历史施工数据，可按环

13、号查询 l报警画面：及时显示盾构设备运转情况和故障报警l报表l动态曲线l铰接画面：用于铰接操作和控制，并显示盾构姿态在线状态监视显示屏在线状态监视显示屏-WDAS（数据采集系统）（数据采集系统）WDAS系统主要用于TBM主机工作状态监视、掘进参数统计分析、历史数据查询和故障统计，打印输出掘进报告和有关报表。WDAS具有人机界面友好。显示信息丰富，历史数据贮量大，故障信息和运行状态数据保存完整特点。特别是它保存完整的故障信息和运行状态数据对诊断某些疑难故障非常有用，因此WDAS系统是对MAGELS故障诊断的一种补充。WDAS共有12个显示界面。F1启动屏，F2TBM参数屏，F3全视屏，F4液压系

14、统屏，F5趋势图显示屏1，F6趋势图显示屏2，F7换班信息屏，F8输入参数屏，F9选择屏，F10报警/信息屏，F11打印屏，F12系统屏。其中F2参数屏，F3全视屏，F4液压系统屏，F10报警/信息屏，对故障诊断非常有帮助。参数屏：显示TBM当前主机的各种运行参数全视屏：显示TBM主机各系统的当前的运行状态液压系统屏：显示TBM液压系统当前的运行状态及压力温度、液位等参数。报警和信息屏：显示TBM主机的各种故障报警信息和工作状态信息，并可通过打印报警报告信息报导查询TBM以前任何时候的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起止时间，这对诊断故障十分有用。在线状态监视显示屏在线状

15、态监视显示屏-WDAS（数据采集系统）（数据采集系统）PLC笔记本编程器在线实时查询和故障诊断笔记本编程器在线实时查询和故障诊断 正常情况下，PLC控制系统的故障诊断Magelis就能解决绝大部分电气、液压故障，但遇到联锁关系复杂Magelis不能直接反映其故障的情况，就需要借助于笔记本编程器才能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部位和相关信息状态，分析内部联锁关系，修改和优化程序。使用笔记本编程器又可以对PLC程序进行在线监控。连接笔记本编程器到PLC上，进入online（在线状态）时PLC程序的所有状态都将实时反映在编程器上，将Magelis提供的故障地址输入到编程

16、器，利用编程器的搜索功能将很快找出故障信息所在子程序和相关信息并显示在屏幕上，造成故障的条件信息，将以不同的颜色显示在屏幕上。这样就可以非常直观、快速地查找到故障，并分析可能的故障原因，最终排除故障。使用编程器还可以修改和优化PLC程序，当发现程序有问题，需要修改程序，或在查找故障时，需要临时做一些上处理，（如临时短接某个条件，强制置位）等，利用编程器可以实现在线修改。编程器对于PLC故障诊断。特别是对于那些Magelis上无故障显示，而机器又确实发生故障的情况，用编程器来诊断非常准确有效。因此，Magelis和笔记本编程器是TBM在线故障诊断的两个最重要的必不可少的工具。故障在线实时显示屏故障在线实时显示屏-Magelis PLC的编程控制系统带有一个故障在线实时显示屏（Magelis），它可以将TBM各种电气液压发生的故障及时地显示和记录下来。供故障诊断分析使用，并提供发生故障部位的信息或可能发生故障部位的相关信息，便于缩小故障找询范围，快速诊断故障。Magelis的主要功能为：立即显示并记录当前刚发生的故障信息，并有音响提示可循环显示512个故障的历史记录，通过翻页形式来查询。可