一种基于PLC的全断面硬岩掘进机控制系统设计

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 。
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 。
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一 － ＿
界 面 主 要 是 显 示 、存 储 控 制 系 统
图１ Ｔ Ｂ Ｍ控 制 系统 结 构
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 。
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
务ｌ
一
ｌ Ｉ ５ 化
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 ’ 。
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
； 地面监 控室
１ 系统 结构
控 制 系 统 主 要 由Ｐ ＬＣ控 制 系
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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。
（ 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
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
隧 道； ｉ 数 卷
第３ 期
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