一种盾构机刀盘变频驱动系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种盾构机刀盘变频驱动系统，包括有多台变频器和多台电动机，所述变频器与电动机一一对应，变频器通过电力电缆与电动机连接，采用一台变频器拖动一台电动机的并行控制结构，所述每台电动机的负载特性相同，还包括有将频率或扭矩控制指令同时传送给各个变频器、并将刀盘转速编码器检测值与给定信号比较的PLC主控制器，所述PLC主控制器通过Profibus-DP总线与各个变频器连接。该实用新型专利技术能较好地解决盾构机刀盘系统出现的过载、脱困能力不足等问题，减少盾构机施工的停机时间，提高盾构机施工效率及施工能力，确保盾构施工标段工期，减少施工企业的停机损失。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种驱动系统，特别是涉及一种盾构机刀盘变频驱动系统。
技术介绍
盾构机刀盘是盾构机掘进的作业的主要工作机构，其主要作用是进行土体开挖。其中盾构机刀盘驱动系统主要采用变频电机驱动，其能实现刀盘的0-3r/min无极调速。在实际盾构施工中，一旦盾构机刀盘驱动系统出现过载、脱困能力不足等现象，盾构机掘进系统会出现报警，甚至会直接导致盾构机停止施工，严重降低盾构施工效率，延误工期，给施工企业带来一定的经济损失。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种盾构机刀盘变频驱动系统，能有效解决刀盘驱动系统出现过载、脱困能力不足等缺点，保证盾构机正常掘进施工。本技术是通过以下技术方案来实现的：一种盾构机刀盘变频驱动系统，包括有多台变频器和多台电动机，所述变频器与电动机一一对应，变频器通过电力电缆与电动机连接，采用一台变频器拖动一台电动机的并行控制结构，所述每台电动机的负载特性相同，还包括有将频率或扭矩控制指令同时传送给各个变频器、并将刀盘转速编码器检测值与给定信号比较的PLC主控制器，所述PLC主控制器通过Profibus-DP总线与各个变频器连接。PROFIBUS–DP的DP即DecentralizedPeriphery。它具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。它与PROFIBUS－PA(ProcessAutomation)、PROFIBUS-FMS(FieldbusMessageSpecification)共同组成了PROFIBUS标准。PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传送,用于现场层的高速数据传送用于现场层的高速数据传送用于现场层的高速数据传送主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。采用一台变频器拖动一台电动机的并行控制结构，选取负载差异较小的电动机，PLC通过Profibus-DP总线，把频率或扭矩等控制指令同时传送给各个变频器，并将刀盘转速编码器检测值与给定信号比较，进行闭环控制，易实现同步控制及负载平衡。所述变频器为采用DTC电机控制方式的变频器。DTC是英文DirectTorqueControl的缩写，它是最先进的一种交流传动技术，由ABB公司发展应用成功的，采用DTC电机控制方式，能实现低速大扭矩，提高过负载能力。采用DTC电机控制方式，是将电动机定子磁通和转矩作为主要的控制变量，能精确地控制标准的鼠笼电机的速度和转矩，可在电机速度给定时进行电机ID励磁，使电机实现独有的“零速满转矩”和150％负载能力，可提高过盾构刀盘驱动的负载能力和脱困能力。进一步的，所述PLC主控制器采用西门子S7-400。进一步的，所述变频器采用ABB的ACC800系列变频器。本技术的优点是：该技术能较好地解决盾构机刀盘系统出现的过载、脱困能力不足等问题，减少盾构机施工的停机时间，提高盾构机施工效率及施工能力，确保盾构施工标段工期，减少施工企业的停机损失。附图说明图1为本技术驱动系统原理框图；图2为本技术PLC主控制器与变频器的控制结构示意图(一)；图3为本技术PLC主控制器与变频器的控制结构示意图(二)。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术的内容做进一步详细说明。实施例参阅图1到图3所示，一种盾构机刀盘变频驱动系统，包括有多台变频器和多台电动机，变频器与电动机一一对应，变频器通过电力电缆与电动机连接，采用一台变频器拖动一台电动机的并行控制结构，每台电动机的负载特性相同，还包括有将频率或扭矩控制指令同时传送给各个变频器、并将刀盘转速编码器检测值与给定信号比较的PLC主控制器，PLC主控制器通过Profibus-DP总线与各个变频器连接。利用西门子STEP7编程软件，对S7-400PLC主控制器编程和对Profibus-DP分布式I/O系统进行组态和通信设置，分配地址如图2所示，该分布式I/O系统可实现在同一总线进行双向多信息数字通信。在PLC主控制器的OB1中调用两个系统功能块SFC14和SFC15来读写PLC给定数据和变频器反馈数据，实现变频器的数据通信。变频器为采用DTC电机控制方式的变频器。安装组态中的硬件，并对已经组态好的变频器进行基本参数设定，设定变频器的通信参数和运行控制参数等，其中包括主要参数99.04电机控制模式选择DTC、参数99.10电机ID运行方式为直流励磁、参数98.07通信文件为ABBdrives、参数51.01通信模块类型为Profibus-DP等；设定好相关运行参数等，可运行变频器，变频器与电机会按照相关设定参数运行。上列详细说明是针对本技术可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本技术的专利范围，凡未脱离本技术所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构机刀盘变频驱动系统，其特征在于：包括有多台变频器和多台电动机，所述变频器与电动机一一对应，变频器通过电力电缆与电动机连接，采用一台变频器拖动一台电动机的并行控制结构，所述每台电动机的负载特性相同，还包括有将频率或扭矩控制指令同时传送给各个变频器、并将刀盘转速编码器检测值与给定信号比较的PLC主控制器，所述PLC主控制器通过Profibus‑DP总线与各个变频器连接。

【技术特征摘要】
1.一种盾构机刀盘变频驱动系统，其特征在于：包括有多台变频器和
多台电动机，所述变频器与电动机一一对应，变频器通过电力电缆与电动机
连接，采用一台变频器拖动一台电动机的并行控制结构，所述每台电动机的
负载特性相同，还包括有将频率或扭矩控制指令同时传送给各个...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢刘扬，钟建采，潘志，马超良，蔡洪斌，麦宇豪，韩成，
申请(专利权)人：中船重型装备有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44