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主站負(fù)責(zé)主控制室對(duì)盾構(gòu)機(jī)泥水輸送系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，對(duì)整個(gè)泥水輸送系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視管理，對(duì)P1.3泵、P2.1泵、閥組進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，與盾構(gòu)機(jī)主機(jī)進(jìn)行操作聯(lián)鎖，對(duì)人機(jī)界面顯示提供支持。其中，掘進(jìn)PLC控制系統(tǒng)與泥水循環(huán)PLC控制系統(tǒng)需要交換的信號(hào)為101個(gè)模擬輸出和數(shù)字輸出信號(hào)。

各個(gè)泵站控制柜內(nèi)配置S7-200PLC，使各泵可以單獨(dú)控制和調(diào)試，同時(shí)增加Profibus-DP通訊卡，與主站S7-300通過Profibus-DP總線通訊，方便主控制室的遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制。進(jìn)、排漿泵控制系統(tǒng)選用S7-200PLC完成就地控制。S7-200PLC對(duì)電動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)，軸封水泵，管道上的電磁閥、壓力傳感器，柜內(nèi)通風(fēng)冷卻，變頻保護(hù)等設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視與控制，并將各狀態(tài)通過內(nèi)部總線輸入至通訊模塊后由Profibus-DP總線與主控制臺(tái)進(jìn)行通訊，主控制臺(tái)再將進(jìn)、排漿泵系統(tǒng)的電流、電壓、轉(zhuǎn)速以及泵和閥的啟停操作、速度調(diào)節(jié)等運(yùn)行狀態(tài)在HMI工作畫面上顯示與控制。

各泥漿泵控制柜、閥門控制箱、地面監(jiān)控站為從站結(jié)構(gòu)，選用S7-200PLC控制，各泥漿泵控制柜、閥門控制箱放置于各泥漿泵、閥門旁邊，其中一個(gè)閥門控制箱作為本地控制，地面監(jiān)控站設(shè)在地面監(jiān)控室。各套控制系統(tǒng)通過ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線與主站通訊。地面監(jiān)控站采用S7-200PLC+Profibus-DP模塊+計(jì)算機(jī)終端，同步顯示遠(yuǎn)程控制站的泵、閥運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)且僅當(dāng)遠(yuǎn)程控制站切換為地面控制時(shí)，地面監(jiān)控站具有操控泵、閥的控制功能，同時(shí)遠(yuǎn)程控制失去控制功能。

從站PLC主要完成泵、閥門信號(hào)及操控狀態(tài)的采集和處理，過程參數(shù)的設(shè)定和監(jiān)視，過程控制，設(shè)備的連鎖控制，報(bào)警檢測(cè)等控制。通過Profibus-DP總線與主控制站進(jìn)行通訊，操作人員可以通過遠(yuǎn)程操作站對(duì)系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作控制和監(jiān)視系統(tǒng)工作狀況。每套設(shè)備機(jī)旁設(shè)有操作面板，操作人員可以在本地進(jìn)行控制和維護(hù)。另外，系統(tǒng)設(shè)置有開挖艙液位、壓力和流量監(jiān)視功能，并能夠自動(dòng)將液位控制在設(shè)定范圍，實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制。

泥漿泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)全部選用交流電機(jī)，交流電機(jī)的調(diào)速控制均采用schnielderAltivar71變頻器+Profibus-DP通訊卡+S7-200PLC，變頻器的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)及遠(yuǎn)程調(diào)速控制均由Profibus-DP通訊卡與主站直接通信，ATV71系列是第一代采用DTC技術(shù)的變頻器，它能夠通過開環(huán)方式對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行準(zhǔn)確控制（圖3），而且動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)優(yōu)于PWM閉環(huán)控制指標(biāo)[2]。采用Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)和西門子S7系列PLC搭建整個(gè)系統(tǒng)，總線采用2芯5類電纜作為傳輸介質(zhì)，通訊速度可以達(dá)到12MBP，為解決長(zhǎng)距離盾構(gòu)隧道掘進(jìn)通訊信號(hào)傳輸衰減及隧道內(nèi)用電安全等問題，采取在每個(gè)本地控制柜增加光電隔離中繼放大器的措施。

以上設(shè)計(jì)的泥水循環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于海瑞克盾構(gòu)機(jī)中，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）先進(jìn)性與適用性：系統(tǒng)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到國際同類產(chǎn)品的領(lǐng)先水平，系統(tǒng)的安裝調(diào)試、軟件編程和操作使用便易行，適合中國國情和本特定系統(tǒng)的特點(diǎn)。（2）經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性：通過嚴(yán)密、有機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)了最佳的性能價(jià)格比，在保證系統(tǒng)功能實(shí)施需求的前提下，節(jié)約工程投資，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。（3）可靠性與安全性：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有較高的可靠性，具備因系統(tǒng)故障或事故運(yùn)行中斷后，確保系統(tǒng)緊急停車并迅速恢復(fù)的功能，同時(shí)系統(tǒng)擁有一整套完善的故障管理設(shè)施，可以保證系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

作者：安冬云廖瀟寇寶慶張華芬張樹凱單位：中國石油天然氣管道局第四工程分公司