盾構(gòu)電氣控制原理培訓(xùn)(盾構(gòu)機(jī)修必備)

1、液驅(qū)盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)介紹,盾構(gòu)機(jī)供配電和電控系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng) 刀盤電氣原理 管片拼裝機(jī)電氣原理 推進(jìn)系統(tǒng)電氣原理 螺旋機(jī)電氣原理 皮帶機(jī)電氣原理 泡沫系統(tǒng)電氣原理 膨潤(rùn)土系統(tǒng)電氣原理 如何讀懂電氣原理圖 弱電檢修的基本要點(diǎn),目錄,盾構(gòu)機(jī)供配電和電控系統(tǒng),盾構(gòu)機(jī)的高壓供電系統(tǒng) 盾構(gòu)機(jī)400/230V低壓配電系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)和電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制,盾構(gòu)機(jī)屬于三級(jí)用電負(fù)荷，采用一路10kV高壓供電電源供； 盾構(gòu)機(jī)高壓供配電系統(tǒng)主要由進(jìn)線端子箱、高壓開關(guān)柜、變壓器構(gòu)成。 端子箱：盾構(gòu)機(jī)10kV高壓供電的接口； 高壓開關(guān)柜：對(duì)變壓器進(jìn)行短路和溫升保護(hù)； 變壓器：實(shí)現(xiàn)10kV到400V的變換。,1.盾構(gòu)機(jī)的

2、高壓供電系統(tǒng),高壓開關(guān)柜,各部件的作用 負(fù)荷開關(guān)：實(shí)現(xiàn)回路的分?jǐn)?接地刀：對(duì)線路進(jìn)行放電，防止誤送電給維修人員帶來危險(xiǎn)； 避雷器：防止雷擊等過電壓對(duì)電氣設(shè)備的損害。 熔斷器：提高短路分?jǐn)嗄芰?2.盾構(gòu)機(jī)400/230V低壓配電系統(tǒng),接地形式 由于盾構(gòu)機(jī)的工作環(huán)境復(fù)雜，為了保障盾構(gòu)機(jī)在工作時(shí)設(shè)備及人員的安全，盾構(gòu)機(jī)的接地系統(tǒng)應(yīng)做到萬無一失。盾構(gòu)機(jī)的接地系統(tǒng)包括供電系統(tǒng)接地、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接地、靜電接地及等電位接地等。,(1)供電系統(tǒng)接地 供電接地系統(tǒng)分為TN、TT和IT接地系統(tǒng)，TN接地系統(tǒng)是變壓器的零線和PE共用接地極，TT接地系統(tǒng)是電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，受電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線接至

3、與電力系統(tǒng)接地點(diǎn)無直接關(guān)聯(lián)的接地極。IT接地系統(tǒng)是變壓器中心點(diǎn)不接地系統(tǒng)。 TN接地系統(tǒng)：變壓器的工作零線N與接地線PE線共用接地極，接地裝置在變壓器側(cè)。TN系統(tǒng)又可分為TN-S、TN-C及TN-C-S系統(tǒng)。 TN-S接地系統(tǒng)的工作零線N與接地線PE線在供配電系統(tǒng)中不公用。供配電系統(tǒng)為三相五線制，工作零線N接設(shè)備的工作零線，接地線PE線接設(shè)備正常工作時(shí)不帶電的金屬外殼，TN-S接地系統(tǒng)的安全性在TN系統(tǒng)最好，但系統(tǒng)的投資較高。以下為TN-S系統(tǒng)的接線形式：,TN-C接地系統(tǒng)的工作零線N與接地線PE線在供配電系統(tǒng)中公用，供配電系統(tǒng)為三相四線制，第四根線既接設(shè)備的工作零線又接設(shè)備正常工作時(shí)不帶電的

4、金屬外殼。TN-C接地系統(tǒng)的安全性在TN系統(tǒng)較差，但系統(tǒng)的投資較低。以下為TN-C系統(tǒng)的接線形式：,TNC-S接地系統(tǒng)的工作零線N與接地線PE線在供配電系統(tǒng)中有時(shí)公用，有時(shí)不公用。采用TN-C-S系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)保護(hù)線與中性線從某點(diǎn)(一般為進(jìn)戶處)分開后就不能再合并，且中性線絕緣水平應(yīng)與相線相同。一般在供配電系統(tǒng)的前段公用，在供配電系統(tǒng)的后段不公用。供配電系統(tǒng)為三相五線制和三相四線制混合供電。在供配電系統(tǒng)的前段為三相四線制，第四根線既接設(shè)備的工作零線又接設(shè)備正常工作時(shí)不帶電的金屬外殼。在供配電系統(tǒng)的后段為三相五線制，工作零線N接設(shè)備的工作零線，接地線PE線接設(shè)備正常工作時(shí)不帶電的金屬外殼。,（2）計(jì)

5、算機(jī)系統(tǒng)的接地盾構(gòu)機(jī)由于有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字地和模擬地，這些接地可以和供電系統(tǒng)的接地公用接地極。但是接地排要分別設(shè)置。且接地電阻不能大于1歐姆。有條件時(shí)還可考慮計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的防電磁干擾屏蔽接地。（3）靜電接地 盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)的油路管道及氣壓管道均要做防靜電接地。以防管道靜電放電產(chǎn)生故障。應(yīng)用-40*4扁鋼或10號(hào)（4）等電位接地： 由于盾構(gòu)機(jī)的工作環(huán)境潮濕，用電設(shè)備繁多，一旦發(fā)生漏電會(huì)對(duì)設(shè)備及人身產(chǎn)生危害。因此，盾構(gòu)機(jī)需做等電位接地。應(yīng)用-40*4扁鋼作等電位聯(lián)結(jié)。,盾構(gòu)機(jī)的低壓配電系統(tǒng)的形式 (1) 低壓配電電壓應(yīng)采用230/400V。帶電導(dǎo)體系統(tǒng)的型式宜采用單相二線制、兩相三線制、三相三線

6、制和三相四線制。 (2)在正常的用電環(huán)境中，當(dāng)大部分用電設(shè)備為中小容量，且用電設(shè)備無特殊要求時(shí)，宜采用樹干式配電方式。 (3) 當(dāng)用電設(shè)備為大容量，或負(fù)荷性質(zhì)重要，或在有特殊要求的用電環(huán)境中，宜采用放射式配電方式。 (4)當(dāng)部分用電設(shè)備距供電點(diǎn)較遠(yuǎn)，而彼此相距很近、容量很小的次要用電設(shè)備，可采用鏈?zhǔn)脚潆姺绞?，但每一回路環(huán)鏈設(shè)備不宜超過5臺(tái)，其總?cè)萘坎灰顺^10kW。,(5)采用何種配電方式要根據(jù)用電設(shè)備的情況具體而定。一般盾構(gòu)機(jī)中大容量的油泵電機(jī)、空氣壓縮機(jī)電機(jī)、刀盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及注漿泵電機(jī)都等采用放射式供電。而其他的負(fù)荷多數(shù)采用樹干式配電方式或鏈?zhǔn)脚潆姺绞健?盾構(gòu)機(jī)配電保護(hù)

7、形式 （1）盾構(gòu)機(jī)變壓器低壓側(cè)出線總開關(guān)應(yīng)設(shè)長(zhǎng)延時(shí)脫扣保護(hù)（15S）短延時(shí)脫扣保護(hù)（0.20.5S）、欠壓保護(hù)和接地保護(hù)。 （2）盾構(gòu)機(jī)中用電設(shè)備的配電線路應(yīng)設(shè)短路保護(hù)、過負(fù)載保護(hù)和漏電保護(hù)。 （3）對(duì)于操作人員直接接觸的用電設(shè)備，所選斷路器應(yīng)具有0.03A的剩余電流動(dòng)作保護(hù)功能, 確保在故障情況下可靠切斷電源，保護(hù)人身安全。 （4）盾構(gòu)機(jī)中用電設(shè)備配電線路采用的上下級(jí)保護(hù)電器，其動(dòng)作應(yīng)具有選擇性；各級(jí)之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合。但對(duì)于非重要負(fù)荷的保護(hù)電器，可采用無選擇性切斷。,3.電動(dòng)機(jī)和電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制,電動(dòng)機(jī)的控制 盾構(gòu)機(jī)中采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)大量為交流異步電機(jī)，控制分為單向和雙向兩種控制模式。,

8、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 盾構(gòu)機(jī)中采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)大量為交流異步電機(jī)，且多數(shù)為三相鼠籠式電動(dòng)機(jī).由于交流電機(jī)對(duì)電壓非常敏感，而三相異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)過大的啟動(dòng)電流會(huì)引起電壓的急劇下降，從而影響其他設(shè)備的運(yùn)行。這時(shí)限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流就是要首先考慮的問題。常用星三角降壓?jiǎn)?dòng)、自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)及軟啟動(dòng)。 三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)在額定電壓下的啟動(dòng)電流Iq=（6），電動(dòng)機(jī)的定子繞組正常情況下能夠承受在額定電壓下的啟動(dòng)電流。三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)本身沒有損壞。三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)主要考慮啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響。,（1）星三角降壓?jiǎn)?dòng) 適用于正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的接法為三角形的鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)將電

9、動(dòng)機(jī)的三相定子繞組接成星形，從而降低了電動(dòng)機(jī)定子繞組的啟動(dòng)電壓，進(jìn)而降低了電動(dòng)機(jī)定子繞組的啟動(dòng)電流，也就降低了對(duì)電源或電網(wǎng)的沖擊。星三角降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流及啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。,QF為斷路器，起短路保護(hù)作用；KH2為熱繼電器，起過載保護(hù)作用。KM1為接觸器，起控制作用。啟動(dòng)時(shí)： KM12閉合。運(yùn)行時(shí)， KM1、KM3閉合。,（2）自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng) 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)在定子側(cè)增設(shè)一臺(tái)三相自藕變壓器，電動(dòng)機(jī)的定子接在三相自藕變壓器的二次側(cè)，三相自藕變壓器的一次側(cè)接電網(wǎng)，由于降低了電動(dòng)機(jī)定子繞組的啟動(dòng)電壓，進(jìn)而降低了電動(dòng)機(jī)定子繞組的啟動(dòng)電流，也就降低了對(duì)電源或電網(wǎng)

10、的沖擊。自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流及啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接啟動(dòng)時(shí)的1/(K*K)。,（3）軟啟動(dòng),一拖一軟啟動(dòng),一拖多軟啟動(dòng),盾構(gòu)機(jī)中電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 對(duì)于在正常時(shí)需調(diào)速的電動(dòng)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)中大量采用變頻調(diào)速控制來解決電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問題。交流電動(dòng)機(jī)的速度通過對(duì)電源的頻率來控制。而電源的頻率依被控的物理量（如溫度、流量、壓力等）而變化。需要恒物理量控制時(shí)可組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)內(nèi)的PID控制器來控制。 變頻電路一般采用交-直-交。 交-直變換通過整流電路來實(shí)現(xiàn)；直-交變換通過逆變電路來實(shí)現(xiàn)。 逆變電路是指把直流電變成交流電供向負(fù)載.,s1和s4導(dǎo)通，負(fù)載RL的電流從左向右；

11、s2和s3導(dǎo)通，負(fù)載RL的電流從右向左.,變頻控制的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好。 電動(dòng)機(jī)過載能力不變；調(diào)速范圍較寬；系統(tǒng)的穩(wěn)定性不變；還可解決電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)問題（增加了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩）。,開關(guān)量電磁閥,開關(guān)量電磁閥采用繼電器、接觸器或安全繼電器觸點(diǎn)串接到電磁閥電源回路完成對(duì)電磁閥的控制。,比例電磁閥,通過放大板驅(qū)動(dòng)比例電磁閥實(shí)現(xiàn)壓力或流量的控制,放大板輸入與輸出的線性關(guān)系,電磁閥電流與控制量的線性關(guān)系,PLC輸出 放大板輸出比例電磁閥控制量,盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng),盾構(gòu)技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是大型的施工機(jī)械設(shè)備，電氣控制系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)備的控制核心，其作用非常關(guān)鍵，其電氣控制系統(tǒng)也隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步而不斷改進(jìn)，當(dāng)

12、前盾構(gòu)電氣控制系統(tǒng)均采用最先進(jìn)、可靠的技術(shù)與設(shè)備以保證性能的充分發(fā)揮。 隨著盾構(gòu)技術(shù)的不斷革新發(fā)展，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的性能和要求越來越高，這就迫使盾構(gòu)機(jī)本身的自動(dòng)化程度越來越高，先進(jìn)的電氣技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用；PLC是盾構(gòu)機(jī)的控制核心，其性能越高，邏輯控制也就越完備，故障響應(yīng)就越快，智能化程度就越高。高性能的傳感器，如微脈沖位移傳感器用來檢查油缸行程，紅外線傳感器用來檢測(cè)油脂油位，高防護(hù)等級(jí)和抗干擾能力強(qiáng)的接近開關(guān)用來測(cè)速等。智能電流分配器用來精確分配電流。高端比例閥電流放大器，精確控制比例閥。大量先進(jìn)的斷路器、接觸器、繼電器、電源、智能儀表的應(yīng)用，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。精確的過程控制和PID運(yùn)算，盡可能

13、地節(jié)省了刀具、泡沫原液、油脂等易耗品。刀盤的驅(qū)動(dòng)使用變頻控制，提高了機(jī)器的效率。,目前機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)主要包括以下：,工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng),1、工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 工業(yè)計(jì)算機(jī)IPC是采用PC架構(gòu)并采取多種有效技術(shù)措施以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，因此，以工業(yè)計(jì)算機(jī)IPC為核心構(gòu)建的控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)開發(fā)方便，可以充分利用PC機(jī)的強(qiáng)大軟件資源的優(yōu)點(diǎn)，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力，功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異?？梢员容^容易的開發(fā)較復(fù)雜的控制程序，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與圖形顯示功能，所以比較適用于控制算法比較復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)。 2、PLC 中文名稱為可編程控制器； 英文名稱

14、為Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC。,1987年，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)”。,PLC硬件系統(tǒng)組成,按結(jié)構(gòu)形式分 ： （1）一體化緊湊型PLC ：電源、CPU中央處理系統(tǒng)、I/O接口都集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。如西門子S7-200系列。 （

15、2）標(biāo)準(zhǔn)模塊式結(jié)構(gòu)化PLC ：各種模塊相互獨(dú)立，并安裝在固定的機(jī)架（導(dǎo)軌）上，構(gòu)成一個(gè)完整的PLC應(yīng)用系統(tǒng)。如西門子S7-300、S7-400系列。 按I/0點(diǎn)數(shù)容量分： （1）小型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)以下 （2）中型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)在256-2048之間 （3）大型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上 以上劃分沒有一個(gè)十分嚴(yán)格的界限，隨著PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，某些小型PLC也具有大型或中型PLC的功能。,PLC的分類,概括而言，PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式工作的，工作全過程可用下圖表示。,S7-400的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 基本結(jié)構(gòu)： S7-400是具有中高檔性能的的PLC，

16、采用模塊化無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，適用于對(duì)可靠性要求極高的大型復(fù)雜的控制系統(tǒng)。S7-400由機(jī)架（RACK)、電源模塊（PS）、中央處理單元（CPU）、數(shù)字量輸入/輸出模塊（DI/DO)、模擬量輸入輸出模塊（AI/AO)、通信處理器（CP）、功能模塊（FM)和接口模塊（IM）組成。DI/DO模塊和AI/AO模塊統(tǒng)稱為信號(hào)模塊（SM)。 S7-400的特點(diǎn)： （1）運(yùn)行速度高 （2）存儲(chǔ)器容量大 （3）I/O擴(kuò)展功能強(qiáng) （4）通信能力強(qiáng) （5）診斷功能強(qiáng) （6）集成有HMI服務(wù),1、PLC使用的物理存儲(chǔ)器 （1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM） CPU可以讀出RAM中的數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)寫入RAM，它是易失性的存儲(chǔ)

17、器，電源中斷后，儲(chǔ)存的信息將會(huì)丟失。在關(guān)斷PLC外部電源后，可用鋰電池保存RAM中的用戶程序和數(shù)據(jù)。 （2）只讀存儲(chǔ)器（ROM） ROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫入。它是非易失性的，電源消失后，仍能保存儲(chǔ)存的內(nèi)容，ROM一般用來存放PLC的操作系統(tǒng)。 （3）快閃存儲(chǔ)器（FEPROM)和EEPROM FEPROM和EEPROM是非易失性的，可用編程裝置對(duì)他們編程，兼有ROM非易失性和RAM的隨機(jī)存取的優(yōu)點(diǎn)，但是將信息寫入它們所需的時(shí)間比RAM長(zhǎng)的多。,2、CPU存儲(chǔ)器復(fù)位 CPU必須處于STOP模式下才可以執(zhí)行存儲(chǔ)器復(fù)位，當(dāng)存儲(chǔ)器復(fù)位時(shí)，工作存儲(chǔ)器、內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器和帶保持的數(shù)據(jù)都被清零，然后執(zhí)行硬件

18、測(cè)試。如果使用FEPROM卡，用戶程序就從存儲(chǔ)卡拷貝到工作存儲(chǔ)區(qū)，使用RAM卡，則需重新下載用戶程序。 存儲(chǔ)器復(fù)位的具體過程： （1）將模式選擇器設(shè)置為STOP 指示燈變化：STOP LED亮 （2）將選擇器設(shè)置為MRES并保持在該位置 指示燈變化：STOP LED熄滅1秒鐘，然后亮起1秒鐘，再熄滅1秒鐘然后常亮,（3）將開關(guān)切換回STOP位置，然后再迅速切換到MRES位置保持3秒鐘，最后切換回STOP。 指示燈變化：STOP LED以 2HZ 的頻率至少閃爍3秒鐘（正在復(fù)位存儲(chǔ)器），然后一直亮起,CPU上控制和顯示元件的分布,CPU上的LED顯示,盾構(gòu)機(jī)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),1、DP和Profine

19、t總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),DP拓?fù)?Profinet總線拓?fù)?盾構(gòu)控制及數(shù)據(jù)采集、顯示有關(guān)的各種數(shù)字量（如開關(guān)、按鈕狀態(tài)及各種數(shù)字量傳感器狀態(tài)等）、模擬量（如油溫、油壓、液位等）均通過各種傳感器經(jīng)數(shù)字量輸入接口（DI）與模擬量輸入接口（AI）接入PLC。同時(shí)，根據(jù)各種控制策略經(jīng)PLC內(nèi)部控制程序運(yùn)算分析后形成各種控制決策，經(jīng)數(shù)字量輸出接口（DO）控制各指示燈、接觸器、繼電器、電磁閥等執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作或經(jīng)模擬量輸出接口（AO）控制電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。,控制時(shí)序產(chǎn)生、模擬量采集、過濾與冷卻回路控制、潤(rùn)滑與齒輪油控制、刀盤驅(qū)動(dòng)控制、推進(jìn)控制、管片機(jī)控制、盾尾油脂控制、輔助液壓系統(tǒng)、膨潤(rùn)土系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、泡沫系統(tǒng)、

20、故障處理、超挖刀控制、變頻器控制、電機(jī)啟?？刂?、給定值處理、給定值轉(zhuǎn)換、故障記錄、系統(tǒng)保護(hù)、鉸接控制、螺旋輸送機(jī)控制、控制量處理、脈沖時(shí)間處理、脈沖計(jì)數(shù)、偏差值處理、推進(jìn)缸壓力計(jì)算、鉸接油缸位移測(cè)量、盾尾油脂控制、推進(jìn)油缸位移傳感器測(cè)量、壓力調(diào)節(jié)、壓力給定處理、電源故障處理、再觸發(fā)時(shí)間監(jiān)控、系統(tǒng)復(fù)位、重新啟動(dòng)控制等。,可編程控制器的主要控制程序模塊,盾構(gòu)主要?jiǎng)幼骺刂圃砼c控制策略,土壓平衡控制是土壓平衡盾構(gòu)控制技術(shù)的關(guān)鍵。對(duì)土壓平衡的控制主要依賴于操作人員的手動(dòng)調(diào)節(jié)，屬于開環(huán)控制。在操作面板上分別顯示刀盤工作區(qū)(分為若干個(gè)分區(qū))的推進(jìn)位移、壓力，以及土倉(cāng)內(nèi)的土壓值。操作人員根據(jù)顯示數(shù)值是否正常

21、來調(diào)節(jié)推進(jìn)壓力或推進(jìn)速度或螺旋輸送機(jī)速度。有兩種方式來保證土壓平衡,1、土壓平衡的實(shí)現(xiàn),(1)以一定掘進(jìn)速度推進(jìn)，通過調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī) 各壓力區(qū)中的最大值。的排土量達(dá)到土倉(cāng)的土壓平衡。螺旋輸送機(jī)速度加快，則土倉(cāng)內(nèi)的土壓將下降，反之則上升。 (2)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速保持一定值，調(diào)節(jié)推進(jìn)速度實(shí)現(xiàn)土壓平衡。推進(jìn)速度加快，則土倉(cāng)內(nèi)的土壓上升，反之則下降。,2.姿態(tài)控制的實(shí)現(xiàn) ,姿態(tài)控制是通過導(dǎo)向系統(tǒng)給操作人員指示隧道實(shí)際軌跡與設(shè)計(jì)軌跡的偏差，由操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)推進(jìn)系統(tǒng)各工作分區(qū)不同的給定壓力，從而使盾構(gòu)轉(zhuǎn)向。,3.推進(jìn)系統(tǒng)的控制,推進(jìn)系統(tǒng)控制采用PID控制（閉環(huán)控制）。,閉環(huán)控制,閉環(huán)控制的主要性能指標(biāo)

22、。由于給定輸入信號(hào)或擾動(dòng)輸入信號(hào)的變化，系統(tǒng)的輸出量達(dá)到穩(wěn)態(tài)值之前的過程稱為過渡過程或動(dòng)態(tài)過程。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能常有階躍響應(yīng)（階躍輸入時(shí)輸出量的變化）的參數(shù)來描述。階躍輸入信號(hào)在t=0之前為0，t0時(shí)為某一恒定值。輸出量第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間Tr稱為上升時(shí)間，上升時(shí)間反應(yīng)了系統(tǒng)在響應(yīng)初期的快速性。 系統(tǒng)進(jìn)入并停留在穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間 上下 或 或誤差帶內(nèi)的時(shí)間Tr稱為調(diào)節(jié)時(shí)間，到達(dá)調(diào)節(jié)時(shí)間表面調(diào)節(jié)過程結(jié)束。,如果設(shè)動(dòng)態(tài)過程輸出量最大值cmax(t)大于輸出量的穩(wěn)態(tài)值c() 方法,則超調(diào)量 超調(diào)量反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，它越小，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性越好，一般都希望超調(diào)量小于10%。 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是指進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后期望值和實(shí)

23、際值之間的差，它反應(yīng)了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。,閉環(huán)控制的反饋極性的確定 閉環(huán)控制必須是保證是負(fù)反饋（誤差=給定值-反饋值），而不是正反饋（誤差=給定值+反饋值）。,數(shù)字PID控制控制器,PID是比例、微分、積分的縮寫，現(xiàn)在估計(jì)涉及的閉環(huán)控制的都用PID來做控制。 （1）不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型； （2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，計(jì)算工作量小，各參數(shù)都有明確的物理意義，參數(shù)方便調(diào)整； （3）有較強(qiáng)的靈活性和適用性。,PID控制器計(jì)算原理如下： 傳遞函數(shù) 1.誤差信號(hào) 進(jìn)入PID控制器后進(jìn)行如下運(yùn)算 式中，控制器的輸入信號(hào) ； 為設(shè)定值； 為過程變量（反饋值）； 是控制器的輸出信號(hào)； 為比例系數(shù)

24、； 和 分別是積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)； 是積分部分的初始值。 2.采樣離散化后的差分近似表達(dá)式為 其中， 為采樣周期。,刀盤系統(tǒng)電氣原理,刀盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1、刀盤液壓泵電機(jī)啟動(dòng)方式 液壓泵電機(jī)采用軟啟驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電壓的從低到高的連續(xù)上升，減少了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)其他設(shè)備的影響。 2、刀盤控制方式 采用遠(yuǎn)程和本地兩種控制方式；,刀盤速度調(diào)節(jié)控制 刀盤旋轉(zhuǎn)功能是操作面板電位計(jì)和按鈕設(shè)定速度和方向到PLC，PLC輸出控制WEST放大板和電磁閥。 放大板驅(qū)動(dòng)比例溢流閥實(shí)現(xiàn)速度的控制。,刀盤系統(tǒng)常見問題,拼裝機(jī)電氣原理,拼裝機(jī)液壓泵電機(jī)啟動(dòng)方式 拼裝機(jī)電機(jī)采用軟啟驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電壓的從低到高的連續(xù)上升

25、，減少了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)其他設(shè)備的影響。 拼裝機(jī)控制方式 采取無線遙控操作。,比例閥驅(qū)動(dòng) 1、旋轉(zhuǎn)和前后行驅(qū)動(dòng) （1）拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)和前后行走功能是無限遙控設(shè)定速度值和方向到PLC，PLC輸出控制放大板。 （2）放大板驅(qū)動(dòng)比例閥實(shí)現(xiàn)拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)和前后行的速度和方向控制。,2、大臂伸縮驅(qū)動(dòng) （1）拼裝機(jī)大臂伸縮功能是通過無限遙控設(shè)定速度值和方向到PLC，PLC輸出控制放大板。 （2）放大板驅(qū)動(dòng)比例閥實(shí)現(xiàn)拼裝機(jī)大臂伸縮的速度和方向控制。,旋轉(zhuǎn)限位原理,旋轉(zhuǎn)限位是通過兩個(gè)接近開關(guān)檢測(cè)拼裝機(jī)大齒圈齒面構(gòu)成A相和B相兩個(gè)正交信號(hào)，信號(hào)進(jìn)入PLC解析后計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角度、速度和方向等信息，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度的限位。,管片

26、松開的雙手控制功能 為了避免遙控器誤動(dòng)作使管片松開而造成事故，所以管片松開功能采取了雙手控制器，雙手控制器必須在遙控器上的兩個(gè)松開按鈕和PLC輸出必須同時(shí)完成時(shí)，才能激活，實(shí)現(xiàn)管片的松開功能。,管片機(jī)急停功能 拼裝機(jī)的急停功能只有在拼裝模式下激活，由遙控器上的急停按鈕完成。,拼裝機(jī)無線遙控器,故障及處理辦法,推進(jìn)系統(tǒng)電氣原理,推進(jìn)液壓泵電機(jī)啟動(dòng)方式 推進(jìn)系統(tǒng)采用軟啟驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電壓的從低到高的連續(xù)上升，減少了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)其他設(shè)備的影響。 推進(jìn)控制方式 1、推進(jìn)模式下，本地控制，可以實(shí)現(xiàn)A、B、C和D4個(gè)分區(qū)推進(jìn)壓力和速度的控制。 2、拼裝模式下，采取無線遙控器控制各組油缸的伸縮。,各分區(qū)壓力

27、和流量控制 1、壓力是由觸摸屏設(shè)定完成； 2、流量由調(diào)速電位器設(shè)定后，根據(jù)各個(gè)分區(qū)油缸組數(shù)的不同設(shè)定不同比例的電流。 注：在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中，放大板相關(guān)參數(shù)不要隨意調(diào)節(jié)，需要由廠家技術(shù)員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)。,液壓泵總壓力控制 液壓泵總壓力是由PLC經(jīng)過PID調(diào)節(jié)，放大板驅(qū)動(dòng)完成，設(shè)定值為 SP=PXmax + P 注：在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中，放大板相關(guān)參數(shù)不要隨意調(diào)節(jié)，需要由廠家技術(shù)員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)。,故障及處理辦法,螺旋機(jī)電氣原理,螺旋機(jī)液壓泵電機(jī)啟動(dòng)方式 液壓泵電機(jī)采用軟啟驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電壓的從低到高的連續(xù)上升，減少了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)其他設(shè)備的影響。 螺旋機(jī)控制方式 采用遠(yuǎn)程和本地兩種控制方式

28、；,螺旋機(jī)旋轉(zhuǎn)功能是操作面板電位計(jì)設(shè)定速度值和按鈕設(shè)定方向到PLC，PLC輸出控制WEST放大板。 放大板驅(qū)動(dòng)比例閥實(shí)現(xiàn)速度和方向的控制。,螺旋機(jī)速度是通過接近開關(guān)檢測(cè)大齒圈的齒數(shù)或螺釘實(shí)現(xiàn),故障及處理辦法,皮帶機(jī)電氣原理,皮帶機(jī)電機(jī)啟動(dòng)方式 皮帶機(jī)采用軟啟驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電壓的從低到高的連續(xù)上升，減少了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)其他設(shè)備的影響和實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)皮帶張力緩慢上升，避免了張力沖擊造成皮帶斷裂。 皮帶機(jī)控制方式 采用遠(yuǎn)程和本地兩種控制方式； 啟動(dòng)前具有10s的皮帶機(jī)喇叭報(bào)警功能； 具有皮帶機(jī)跑偏告警和急停功能。,皮帶機(jī)速度檢測(cè) 皮帶機(jī)速度通過從動(dòng)輪的檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)速度的檢測(cè)和皮帶打滑檢測(cè)功

29、能，從而保護(hù)皮帶。,故障及處理辦法,泡沫系統(tǒng)電氣原理,泡沫配電系統(tǒng) 采用變頻器驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)流量各流量的連續(xù)調(diào)節(jié) 混合液配比控制方式 1、原液泵采用閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)水流量的跟隨，實(shí)現(xiàn)泡沫的配比； 2、水流量計(jì)和原液流量計(jì)實(shí)現(xiàn)實(shí)際流量的采樣作為閉環(huán)控制使用； 3、泡沫流量和發(fā)泡率控制方式/1、泡沫流量和發(fā)泡率通過混合液流量和壓縮空氣流量調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)； 4、混合液流量和壓縮空氣流量調(diào)節(jié)為閉環(huán)控制方式； 5、泡沫流量、發(fā)泡率控制和配比通過HMI設(shè)定，通過PLC計(jì)算后，由模擬量輸出到變頻器，實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量的采用、顯示和數(shù)據(jù)記錄使用。,計(jì)算公式 1、混合液目標(biāo)流量 = 泡沫流量/膨脹率 2、空氣目

30、標(biāo)流量 = 混合液目標(biāo)流量 * 膨脹率* 土倉(cāng)壓力,故障及處理辦法,膨潤(rùn)土電氣原理,膨潤(rùn)土配電系統(tǒng) 采用變頻器驅(qū)動(dòng)軟管泵，實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)，軟管泵風(fēng)機(jī)為獨(dú)冷風(fēng)機(jī)增強(qiáng)了電機(jī)的散熱。,控制方式 控制方式為開環(huán)控制，變頻器的速度給定來自HMI膨潤(rùn)土速度給定，通過PLC模擬量輸出到變頻器，實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，流量計(jì)作為顯示和數(shù)據(jù)記錄使用。,故障及處理辦法,如何讀懂電氣原理圖,原理圖圖紙章節(jié)號(hào)（高層代號(hào)，即=4）為4，其它（目錄、端子圖標(biāo)等）畫在其它章節(jié)，章節(jié)號(hào)不作規(guī)定，廠家自行決定。 電動(dòng)機(jī)安裝位置代號(hào)為+SH； 設(shè)備標(biāo)識(shí)符使用“安裝位置-頁+標(biāo)識(shí)字母+列”的形式。器件的標(biāo)識(shí)字母按照電氣標(biāo)準(zhǔn)。 例：=4+PLC