25A
I>
18A
I>
14A
I>
10A
I>
1.6A
I>
40A
I>
18A
I>
18A
I> I>
1.6A
I>
13A
I>
13A
I>
13A
I>
13A
I>
13A
I>
250
I>
250
I>
250
I>
250
I>
250
I>
250
I>
250
I>
I>
160A 160A 160A 160A 160A 160A
பைடு நூலகம்
400V/24VDC
主要完成参数设定、监控、管理功能
采用组态软件，西门子WinCC，施耐德的Factrylink 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
设定界面：设定盾构对象和控制参数 测量界面：显示盾构中各类检测仪器的测量值 掘进界面：施工时主画面，掘进参数、设备状态 历史曲线画面：以曲线形式显示历史施工数据，可按环号查询 报警画面：及时显示盾构设备运转情况和故障报警 报表 动态曲线 铰接画面：用于铰接操作和控制，并显示盾构姿态
盾构PLC控制系统组成（西门子）
主操作室（主站）
盾构机PLC控制系统配置
PC PC PC
电/光 光/电
控制系统配置示意图
TCP/IP
PC670 VMT
DP
MPI
PROFIBUS-DP
PLC控制系统配置图 控制系统配置图
PLC系统配置示意图
PC
Magelis
PC
盾构PLC控制流程图
计算机控制及数据采集系统
3号拖车照明
二次通风15kw
4号拖车照明
刀盘驱动315kw
刀盘驱动315kw
螺旋输送机160kw
补油泵37kw
泡沫泵0.37kw
泡沫水泵7.5kw
水过滤循环泵11kw
油脂泵0.18kw
管片吊机
设备桥照明
1号拖车照明
2号拖车照明
工业水泵7.5kw
冷却水泵5.5kw
齿轮油泵4kw
混凝土搅拌机7.5kw
推进泵站110kw
1.盾构电气控制系统组成 1.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
主要内容 • 一、盾构电气控制系统原理
1、盾构电气控制系统的组成 2、 PLC控制系统在盾构上的应用 PLC控制系统在盾构上的应用 3、变频器在盾构上的应用 4、常用安全保护电路在盾构机上的应用 5、常用传感器在盾构机上的应用 6、盾构机电气系统维修保养
• 二、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
PLC是采用顺序扫描、 不断循环的方式进行工作的。 PLC的 是采用顺序扫描 不断循环的方式进行工作的 的方式进行工作的。 是采用 顺序扫描、 的 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 扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新 个阶段 并进行周期性循环。 ，并进行周期性循环。
盾构机控制系统示意图
显示 器 触摸 屏
激光导 向系统
远程计 算机
打印 机
工业计 算机
PLC
DI DO
接口
AI
AO
现场操 作板
遥控操 纵板
位置 开关 传感 器等
中间 继电 器 开关 阀、 信号 灯等 接触 器、 电机 等
驱动 放大 板 比例 阀、 变频 器、 表头
模拟 传感 器
脉冲 传感 器
2.盾构主机控制系统（PLC） 盾构主机控制系统（ 盾构主机控制系统
盾构电气控制系统
• 盾构机是集机械、液压、电气和自动化于 一体，专用于隧道地下开挖的技术密集型 重大工程装备。其技术先进、结构庞大。 如果把机械部分比喻成人的四肢，液压系 统比喻成人的血液系统，则电气系统就是 人的神经系统。当前盾构机电气系统采用 世界上最先进、最可靠的技术以保证系统 稳定可靠的运行。
盾构主机控制系统采用PLC可偏程控制器的特 点
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。 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。 采用PLC可编控制系统的特点是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。
PD2
PD3
PD4
PD5
PD6
PD7
PD8
PD9
PD1
PD2
250
I>
PD3
250
I>
+MDB柜
I>
+DB柜
400v/220v
400VAC 50HZ 3相母线
250
I>
800A 800A
6.6KVA
250
I>
250
I>
320A
I> I>
250A
I>
80A
I>
80A
I>
100A
I>
80A
I>
14A
I>
故障在线实时显示屏----Magelis 故障在线实时显示屏
主机控制系统的组成
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 S7-400为主站的可编程控制器系统。 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。
皮带机30kw
膨润土泵30kw
推进控制泵5.5kw
管片安装机45kw
65kvar*10 cosφ=0.95
盾构供配电系统关键点
高压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。
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S7-200\S7-300\S7-400三个系列，盾构机常用的 是高档S7-400系列， 施耐德PLC有MODICOM\PREMIUM\MUMENTUM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
盾构机供配电系统
10KV
主控制室
3*70mm2 TJB快速接头 3*70+3*35/3 6/10KV 250M 高压电缆卷筒
PLC 盾构机控制系统
PC 控制系统
高压开关 200A 变压器 10kv/400v 1600KVA
控制面板
24VDC
220VAC
400VAC 50HZ
PD1 250 / 2500A
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，F2—TBM参数屏，F3—全视屏， F4—液压系统屏，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：显示当前主机的各种运行参数 全视屏：显示主机各系统的当前的运行状态 液压系统屏：显示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。