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大直径土压力平衡顶管机的电控系统设计 DesignofElectronicControlSystem forLargeDiameterEarthPressure BalancePipe-JackingMachine 王 平 上海市基础工程有限公司 上海 200002 摘要：目前，顶管机 电气控制系统普遍存在着工作量大、效率较低、可靠性差、维护困难、技术水平落后等缺点，严 重制约了施工进步。为此，引入了变频、PLC(可编程控制器 )、HMI(人机界面 )等技术，并针对 4640mm土压力 平衡顶管机专 门设计开发了一套 自动化水平较高的电控系统，供相关工程参考、借鉴。 关键词：土压力平衡顶管 机 电控制系统 可编程控制器 人机界面 中图分类号：U455．3 文献标识码：B 文章编号：1004—1001(2013)03—0242—03 4640mm土压平衡顶管机是我公司 自行设计制造的 国内较为先进的顶管掘进机 ，该机综合了顶管与盾构的特 {续没备段 1_IL、f_ ] 3 2 t嗡 1 搅笼 点，并从我国实际情况出发设计而成。该顶管机将诸多设 广… …… ¨¨[二：=二二二=二二：：厂 ……… r… ……一。 r I 一 ； 备布置在后续多节台车上 ，稍作改造就能变成盾构机 ，提 冷却杂J 』骶ik2J咐 × 箍…一Jfllf]t!~,x^2。 高设备通用性 的同时又降低了成本。 目前 已投入到上海市 I1Ll1i3I 污水治理 白龙港片区南线输送干线完善工程 (东段输送干 管 )SST2．2标段使用 ，运行一切正常，效果良好。 图1 顶管电气设备布置 1 供配电设计 多个PLC完成。使用1个PLCI~技术即集中控制方式，PLC安 640mm土压平衡顶管机主要由刀盘驱动系统、螺旋 装在一控制柜 中，通过多芯信号控制线连接各设备单元 输送机系统、顶进系统、纠偏系统以及辅助系统等组成。其 如果控制单元数量较多，则相应的线路也要增加 ，设备布 中各动力设备的容量由机械设计需求确定，各类设备的布 置分散就会使走线复杂，不便于维护，故障率也会增加， 置以及各电机启动方式的选择都将影D~ltJ供配电系统。 可靠性相对较差。使用多个独立的PLC，分别控制各系统设 考虑到三相负载平衡 以及设备功能，供 电设计主要 由 备运行 ，各 自为政 ，相互独立不便于联动。这两类方式都 2个低压动力柜、1个机头变频柜和1个控制操作台组成。其 不大适用于本系统，如何才能实现既能分散控制 ，又能互 中低压柜1和2负责台车及搅笼上所有设备的启停动作 以及 相联动， 对机头的配 电，设备容量各300kW，均设计有余量 ；机头 为此 ，在本工程 中引入 了网络型的分布式I／O控制方 柜3负责机头设备 (螺旋机变频器、润滑泵 )的启停动作； 式。以PLC为控制核心 ，采用主从式、分布式结构 ，遵循 控制台4负责整个系统的控制指令与数据采集，是整个系统 “集中监测、分散控制”的原则，将集中控制和分散控制 的核心 (图1)。 相结合，数据计算与逻辑控制用集中控制方式，输入输出 则分散处理，这样既保证了数据处理的完整性、统一性， 2 控制系统设计 实现了设备的联动