【文章內容簡介】 實時查詢和故障診斷 ? 大多數情況下，通過故障顯示界面就能診斷和解決盾構控制系統(tǒng)的絕大部分電氣、液壓故障，但遇到聯鎖關系復雜它不能直接反映其故障的情況，就需要借助于筆記本編程器才能快速查找和確定故障。使用筆記本編程器可以快速查詢故障信息的部位和相關信息狀態(tài)，分析內部聯鎖關系，修改和優(yōu)化程序。 ? 使用筆記本編程器又可以對 PLC程序進行在線監(jiān)控。連接筆記本編程器到 PLC上，進入 online（在線狀態(tài)）時 PLC程序的所有狀態(tài)都將實時反映在編程器上，將故障顯示屏提供的故障地址輸入到編程器，利用編程器的搜索功能將很快找出故障信息所在子程序和相關信息并顯示在屏幕上，造成故障的條件信息，將以不同的顏色顯示在屏幕上。這樣就可以非常直觀、快速地查找到故障，并分析可能的故障原因，最終排除故障。 ? 使用編程器還可以修改和優(yōu)化 PLC程序，當發(fā)現程序有問題，需要修改程序，或在查找故障時，需要臨時做一些上處理，（如臨時短接某個條件，強制置位）等，利用編程器可以實現在線修改。編程器對于 PLC故障診斷。特別是對于那些無故障顯示，而機器又確實發(fā)生故障的情況，用編程器來診斷非常準確有效。 ? 因此，故障顯示屏和筆記本編程器是 TBM在線故障診斷的兩個最重要的必不可少的工具。 ? 故障在線實時顯示屏 Magelis ? PLC的編程控制系統(tǒng)帶有一個故障在線實時顯示屏（ Magelis），它可以將 TBM各種電氣液壓發(fā)生的故障及時地顯示和記錄下來。供故障診斷分析使用，并提供發(fā)生故障部位的信息或可能發(fā)生故障部位的相關信息，便于縮小故障找詢范圍，快速診斷故障。 ? Magelis的主要功能為： ? 立即顯示并記錄當前剛發(fā)生的故障信息，并有音響提示 ? 可循環(huán)顯示 512個故障的歷史記錄，通過翻頁形式來查詢。 ? 可循環(huán)顯示當前尚未消除的故障信息 ? 監(jiān)視所有通道的實際顯示值 ? 可查詢的故障信息內容有： ? 故障的內容，即何種故障 ? 故障發(fā)生的時間和消除恢復的時間 ? 故障的子程序和行號 ? 故障的 PLC輸入端口地址，和相應元件的電氣編號 ? 模擬量輸入信號的故障通道號等。 ? Magilis是 TBM最重要最實用的在線診斷工具， TBM主要電氣、液壓故障都將首先在 Magelis中顯示，同樣，當發(fā)生任何電氣、液壓故障時，操作人員首先要查看Magelis記錄。 變頻器在 TBM盾構機上的應用 常用的主驅動有液壓驅動和電驅動、變頻驅動模式 現有 TBM盾構主驅動采用變頻驅動的使用情況 ? HK開環(huán)矢量變頻驅動控制模式（穿黃泥水盾構項目） ? WIRTH閉環(huán)矢量變頻驅動控制模式（引大濟湟雙護盾 TBM項目） ? NFM閉環(huán)矢量變頻驅動控制模式（武漢長江隧道、獅子洋隧道泥水盾構項目等） ? LOVAT開環(huán)矢量變頻驅動控模式（成都地鐵盾構項目） ? 小松 V/F變頻驅動控模式（西安地鐵盾構項目） ? WIRTH開環(huán)矢量變頻驅動控制模式（大伙房 TBM項目） ? 羅賓斯敞開式硬巖掘進機采用開環(huán)矢量變頻驅動控模式（西秦嶺鐵路隧道、重慶地鐵隧道） HK開環(huán)矢量控制模式（穿黃盾構項目） 控制系統(tǒng)采用西門子 400系列 PLC，變頻器采用 ELIN變頻器，功率為 132KW（重載下為 110KW），電機采用 ELIN水冷電機，功率為 110KW，主回路電壓 380VAC，采用一拖一控制模式。 控制系統(tǒng)通過 PROFIBUS DP總線連接 10臺變頻器，實現變頻器的控制。以 1號電機作為主電機， DP總線從 1號變頻器讀取當前扭矩，傳回 CPU,PLC程序處理后，通過 DP總線同時傳輸給其他 9臺變頻器，實現扭矩的控制。 控制系統(tǒng)采用施奈德系列 PLC，變頻器采用 ECOWIN變頻器，電機采用 ELIN水冷電機，功率 286KW，主回路電壓 690V，采用一拖一控制模式。 控制系統(tǒng)通過 PROFIBUS DP總線連接 6臺變頻器，實現變頻器的控制。 6臺變頻器通過 RS485數據接口與電腦連接，電腦可以實現變頻器參數的設置及參數的監(jiān)視功能。 6臺變頻器通過 CANOPEN數據連接，主變頻器安裝旋轉編碼器，主變頻器將扭矩指令傳輸給其余 5臺變頻器，實現主從控制。 WIRTH變頻驅動控模式（引大濟黃項目） 控制系統(tǒng)采用 AB系列 PLC，采用 ABB品牌 ACS800系列變頻器，功率為 250KW，電機采用水冷電機，功率為 225KW，主回路電壓 1000VDC，采用一拖一控制模式。 控制系統(tǒng)通過 DEVICENET總線連接 6臺變頻器，實現變頻器的控制。 通過 5兆光纜將 6臺變頻器形成內環(huán)，變頻器采用自有主從宏控制模式，實現同步的控制。沒有采用編碼器。 LOVAT變頻驅動控模式（成都地鐵項目） 控制系統(tǒng)采用三菱 Q系列 PLC，采用東芝品牌變頻器，功率為 110KW，采用 8臺東芝電機，功率為55KW，主回路電壓 380VAC，采用一拖二控制模式。 主驅動系統(tǒng)沒有通過任何總線協(xié)議，直接采用PLC控制模式，通過繼電器控制刀盤的旋轉。速度調節(jié)采用有級調速，分 5個檔位。至少保證兩臺以上電機運行，刀盤才能轉動。 小松變頻驅動控模式（西安地鐵項目） V/F控制模式 V/F控制方式的最基本原理是 V/f=C的正弦脈寬調制模式，其特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求。 V/F方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉矩能力和靜態(tài)調速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電動機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。 開環(huán)矢量控制模式 開環(huán)矢量控制也叫無速度傳感器矢量方式，是V/F控制基礎上的改進方式，該方式可以根據電機負載自動調整電機的輸出電壓以保證電機磁通的動態(tài)恒定，從而提高電機的轉速精度和低頻帶載功能。 通過 PROFIBUS DP總線連接各臺變頻器，將 1號變頻器作為主變頻器，其將 1號電機的扭矩通過 DP總線傳給 PLC， PLC在計算后同時賦予給其他 7臺變頻器，從而實現扭矩的協(xié)調的控制，系統(tǒng)設計為無級調速，各臺變頻器的運行情況也通過 DP總線返回，各變頻器扭矩情況在人機界面上顯示。 開環(huán)矢量利用電機的滑差特性實現力矩的均衡控制，具有結構簡單，控制、調試維護容易等特點。 開環(huán)矢量充分發(fā)揮了電機本身的所具有的滑差特性。也是目前 TBM和盾構變頻驅動的主要模式。 開環(huán)矢量控制模式控制原理 開環(huán)矢量控制模式 閉環(huán)矢量控制是有速度傳感器的矢量控制，其主要用于高精度的速度控制、轉矩控制等對控制性能要求嚴格的使用場合。在該方式下采用的控制傳感器一般是旋轉編碼器，并安裝在被控電動機的軸端。而且閉環(huán)磁通矢量控制方式與開環(huán)方式不同，通常只能采用一拖一方式（即一臺變頻器控制一臺電動機）。 有兩種主從方式： 采用光纖方式， 總線方式。系統(tǒng)通過 PROFIBUS DP總線將 8臺變頻器連接，做旋轉方向、速度等控制功能及變頻器運行信息的檢測功能，1 （ 8）號電機作為主電機安裝旋轉編碼器，做速度控制，通過 SIMLINK總線連接光纜將 1號電機的扭矩傳輸給其他 7臺變頻器，做扭矩控制，以達到扭矩一致，實現主從控制。簡而言之，系統(tǒng)采用 “ 速度控制，扭矩跟隨 ” 的控制模式 閉環(huán)矢量控制模式（主變頻器編碼器） 安全保護電路在 TBM盾構的應用 ?安全繼電器保護回路，采用緊急按鈕、緊急繼電器雙接點保護 ?安全保護設計：接近保護開關常閉回路設計。斷線監(jiān)視功能。 ?絕緣檢測 ?高壓保護，短路、過流、速斷，單相接地 ?接地連續(xù)性監(jiān)測保護，高壓快速插頭 TJB高壓快速插頭 TJB