文档介绍：引进超大直径泥水平衡盾构PLC系统解析
引进超大直径泥水平衡盾构PLC系统解析
摘要:结合德衡盾构机(供应商编号:S-666),叙述西门子S7-400系列PLC现场总线控制系统在超大直径泥水平衡盾构电气控制中的应用。通过硬件结构、网络设置、逻辑控制等几个方面解析PLC控制系统。
关键字:盾构;PLC;控制;网络;系统
中图分类号:TN711 文献标识码:A 文章编号:
工程概述

虹梅南路越江隧道工程位于闵行区和奉贤区,北起虹梅路、永德路交叉口,沿虹梅南路向南延伸,先后穿越剑川路、东川路、沪闵支线、江川东路、黄浦江,终点至西闸路以南约500米,全长约5260米。工程施工采用德国海瑞克公司设计制造的Ф14930mm的泥水气压平衡盾构。该盾构控制系统采用德国西门子S7系列PLC系统进行控制,文章主要叙述了该PLC系统的网络搭接和逻辑分析,为将来设计超大直径泥水气压平衡盾构的PLC控制系统,作好技术储备。
PLC系统硬件结构

PLC系统硬件主要采用西门子公司的S7系列和WAGO公司的750系列以太网控制器。对于分布相对集中的设备,其电信号进入中控室的PLC主站。对于分布于盾构壳体的电信号,采用远程以太网模块进行采集,然后统一送至PLC。盾构的PLC系统硬件配置详见表1

表1 PLC系统硬件配置表
本台盾构机中,电气设备多,PLC需要的输入输出点数量相应也比较大。对于各个模块采集的信号点数统计如表2:

表2 PLC系统点数分布表

系统供电分为工作电源和控制电源。工作电源采用一路230V交流供电,用于提供PLC硬件设备运行所需的电能。由于工作电源回路配置1台梅兰日兰Pulsar M(3000)型UPS,在供电回路出现故障或电源供应切断的紧急情况下,能继续为PLC设备提供一段时间的电源供应,保证PLC设备能正常工作。在这段时间内让盾构操作人员排查故障、切换备用电源,提高了安全系数。因此无需另外配置一套备用供电回路。
控制电源采用24V直流供电,用于输入输出的操作、指示灯供电、传感器供电等。控制电源回路通过2台PhoenixQUINT系列开关电源将230V交流转换成24V/40A直流。通过智能电流分配器将24V/40A直流电源分配成8路24V/10A电源:1路供给模拟量输入,1路提供给模拟量输出,1路提供给开关量输入,5路提供给开关量输出。实现直流电源分流、隔离,保证正常运行时各分路之间互不影响,方便故障产生时的检修。防止过载电流,提供报警显示,大大增强了可靠性。

图1 PLC系统供电

PLC系统网络结构

根据盾构电气系统设备较多分布较广的特点,的网络结构,控制系统网络结构如图2所示。该网络结构将盾构控制网络分为3层:监控层、控制层和设备层。监控层由工控主机和用于显示、操作的触摸屏组成,负责整个控制系统的参数设定,状态监控、数据存储、故障诊断等工作。控制层由西门子S7-400系列PLC和WAGO750系列以太网控制器组成,负责对整个盾构控制系统的检测和控制。设备层由盾构电气系统的各个分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备组成,负责整台盾构的运行。网络实现数据的共享。