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主站負責主控制室對盾構(gòu)機泥水輸送系統(tǒng)進行遠程操作，對整個泥水輸送系統(tǒng)進行監(jiān)視管理，對P1.3泵、P2.1泵、閥組進行遠程監(jiān)視與控制，與盾構(gòu)機主機進行操作聯(lián)鎖，對人機界面顯示提供支持。其中，掘進PLC控制系統(tǒng)與泥水循環(huán)PLC控制系統(tǒng)需要交換的信號為101個模擬輸出和數(shù)字輸出信號。

各個泵站控制柜內(nèi)配置S7-200PLC，使各泵可以單獨控制和調(diào)試，同時增加Profibus-DP通訊卡，與主站S7-300通過Profibus-DP總線通訊，方便主控制室的遠程監(jiān)視與控制。進、排漿泵控制系統(tǒng)選用S7-200PLC完成就地控制。S7-200PLC對電動機冷卻風機，軸封水泵，管道上的電磁閥、壓力傳感器，柜內(nèi)通風冷卻，變頻保護等設(shè)備的工作狀態(tài)進行監(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總線與主控制臺進行通訊，主控制臺再將進、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)場總線與主站通訊。地面監(jiān)控站采用S7-200PLC+Profibus-DP模塊+計算機終端，同步顯示遠程控制站的泵、閥運行狀態(tài)，當且僅當遠程控制站切換為地面控制時，地面監(jiān)控站具有操控泵、閥的控制功能，同時遠程控制失去控制功能。

從站PLC主要完成泵、閥門信號及操控狀態(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，報警檢測等控制。通過Profibus-DP總線與主控制站進行通訊，操作人員可以通過遠程操作站對系統(tǒng)遠程操作控制和監(jiān)視系統(tǒng)工作狀況。每套設(shè)備機旁設(shè)有操作面板，操作人員可以在本地進行控制和維護。另外，系統(tǒng)設(shè)置有開挖艙液位、壓力和流量監(jiān)視功能，并能夠自動將液位控制在設(shè)定范圍，實現(xiàn)液位的自動控制。

泥漿泵的驅(qū)動電機全部選用交流電機，交流電機的調(diào)速控制均采用schnielderAltivar71變頻器+Profibus-DP通訊卡+S7-200PLC，變頻器的運行狀態(tài)、參數(shù)及遠程調(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)方式對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進行準確控制（圖3），而且動態(tài)和靜態(tài)指標優(yōu)于PWM閉環(huán)控制指標[2]。采用Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)和西門子S7系列PLC搭建整個系統(tǒng)，總線采用2芯5類電纜作為傳輸介質(zhì)，通訊速度可以達到12MBP，為解決長距離盾構(gòu)隧道掘進通訊信號傳輸衰減及隧道內(nèi)用電安全等問題，采取在每個本地控制柜增加光電隔離中繼放大器的措施。

以上設(shè)計的泥水循環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于海瑞克盾構(gòu)機中，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：（1）先進性與適用性：系統(tǒng)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標達到國際同類產(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。（2）經(jīng)濟性與實用性：通過嚴密、有機組合，實現(xiàn)了最佳的性能價格比，在保證系統(tǒng)功能實施需求的前提下，節(jié)約工程投資，經(jīng)濟實用。（3）可靠性與安全性：系統(tǒng)的設(shè)計具有較高的可靠性，具備因系統(tǒng)故障或事故運行中斷后，確保系統(tǒng)緊急停車并迅速恢復的功能，同時系統(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