泥水盾构接力泵的控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种泥水盾构接力泵的控制装置及方法，远程操作站中通过由PLC控制器及HMI人机界面和光纤环网组成的控制光纤环网连接所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇，形成PLC+HMI+单模光纤的控制系统，用于实现集中控制，远程数据采集、监控、远程控制所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇。本发明专利技术通过可编程控制器、人机界面及变频驱动等技术的应用，实现异地远程控制冷却水外循环、一键操作、异地监控等功能。利用PLC+HMI组成的冷却水外循环控制系统达到满足工程工艺控制的所有要求，通过HMI人机界面实现人机对话、指令的输入、参数的设定；利用PLC能够全过程对控制终端进行24小时全天候自动控制。时全天候自动控制。时全天候自动控制。

【技术实现步骤摘要】
泥水盾构接力泵的控制装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种接力泵的自动控制装置及方法，尤其涉及一种用于泥水平衡盾构机外循环冷却系统接力泵的自动控制装置及方法。

技术介绍

[0002]接力泵是泥水平衡盾构机外循环冷却系统中必备的设备。在长距离掘进施工中，接力泵负责把循环池中的冷水输送至泥水平衡盾构机内循环散热冷却系统中，对泥水平衡盾构机各种设备循环降温的功能，并把升温后的水输送至循环池中，完成一圈封闭式循环冷却工作。
[0003]以往施工中，接力泵是随着泥水平衡盾构机掘进距离增加，不断增加接力泵的数量，将循环池中的水泵送至隧道掘进机冷却系统中，对盾构机相关设备进行冷却降温。其中增加的接力泵需要操作人员主观根据水流的流速和距离的长短手动控制接力泵的启闭。可能会因为操作的不及时，对设备和接力泵本身造成一定程度的损坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术是要提出一种泥水盾构接力泵的控制装置及方法，用于泥水平衡盾构机外循环冷却系统接力泵的自动控制，同时通过PLC和HMI可以改变泵的相关参数设置适用于市面上绝大多数接力泵的自动控制，有效地避免对设备和泵体造成损坏。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种泥水盾构接力泵的控制装置，包括PLC控制器、人机界面、变频驱动器，接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇、远程操作站，所述远程操作站中通过由PLC控制器及HMI人机界面和光纤环网组成的控制光纤环网连接所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇，形成PLC+HMI+单模光纤的控制系统，用于实现集中控制，远程数据采集、监控、远程控制所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇。
[0006]进一步，所述PLC+HMI+单模光纤的控制模式还设有8台PLC子站，负责控制8台接力泵站的启动、停止、调速、数据采集、自动控制，以及设有循环池PLC子站，负责两台循环泵、冷却塔风扇的启停控制及数据采集。
[0007]进一步，每台PLC子站作为IO控制器，控制一台INV变频器。
[0008]进一步，所述PLC+HMI+单模光纤的控制系统通过变频驱动器连接接力泵站，实现接力泵组流量无级调速，低速启动，减小电流扰动。
[0009]进一步，所述PLC+HMI+单模光纤的控制系统通过HMI人机界面实现人机对话、指令的输入、参数的设定，利用PLC控制器全过程对控制终端进行24小时全天候自动控制。
[0010]进一步，所述光纤环网的网络采用西门子Profinet网络协议。
[0011]进一步，所述接力泵站的泵吸口位置增设有压力和流量传感器，在压力传感器和流量传感器同时检测到信号后，由传输线将信号反馈至泵PLC子站，启动接力泵；在压力传感器和流量传感器未检测信号后，接力泵无法启动，避免接力泵的空载运行，对泵和设备造成损坏。
[0012]一种采用泥水盾构接力泵的控制装置的控制方法，包括以下操作模式：
[0013]1)本地操作模式
[0014]一台就地PLC子站负责1台接力泵站的就地控制、操作、调试、数据采集，共有8台就地PLC子站，通过Profinet网络协议实现与远程操作站的相互通讯、指令数据传输，在网络出现故障、调试、检修模式下在就地PLC子站进行设备的应急操作；
[0015]2)远程操作模式
[0016]远程操作采用远程操作站内的操作箱上的人机界面完成，与操作箱内的主站PLC控制器通过以太网连接通信，IP地址与PLC设置于同一网段，其中远程操作站点，负责下属8个接力泵组就地PLC子站和一台循环池PLC子站的远程操作。
[0017]进一步，上述操作模式中通过HMI人机界面实现PLC子站编号的选择和一键自动/远程手动操作模式的切换。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1.本专利技术利用PLC+HMI+单模光纤的控制方式实现泥水平衡隧道掘进机冷却外循环系统中接力泵启闭的远程一键式自动控制，大大节约了人工操作的劳动强度；
[0020]2.本专利技术利用PLC+HMI控制方式实现泥水平衡隧道掘进机冷却外循环系统中接力泵远程控制和本地(维护)控制两种控制方式的相互切换，便于泵组检修；
[0021]3.本专利技术利用PLC+HMI组合编程的方式实现：在某一种操作模式下自动消隐无需操作的按钮，防止误操作事件的发生；
[0022]4.由于泵组数量是由盾构机掘进距离的延伸逐步增加的，本专利技术利用PLC+HMI组合编程，自动消隐未连接的泵组，简化人机组态界面；
[0023]5.本专利技术利用在接力泵吸口处增加压力与流量传感器，通过压力和流量传感器同时检测到信号并将该信号反馈至接力泵启动控制箱，启动接力泵；若未同时检测到信号，泵无法启动。
附图说明
[0024]图1是泥水平衡隧道掘进机冷却水循环系统PLC网络控制方式；
[0025]图2是HMI启动操作画面显示；
[0026]图3是程序控制执行流程图；
[0027]图4是相邻接力泵顺序启动控制方式；
[0028]图5是接力泵控制启动流程图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0030]本专利技术的泥水盾构接力泵的控制装置为一套全新的冷却水外循环自动控制装置，通过可编程控制器、人机界面及变频驱动等技术的应用，实现异地远程控制冷却水外循环、一键操作、异地监控等功能。考虑到本控制系统控制距离远，接力泵组比较多，故利用PLC+HMI组成的冷却水外循环控制系统达到满足工程工艺控制的所有要求，通过HMI人机界面实现人机对话、指令的输入、参数的设定；利用PLC能够全过程对控制终端进行24小时全天候自动控制；利用变频启动能够实现接力泵组流量无级调速，低速启动，减小电流扰动。三者
的结合，相互集成，互相补充，综合应用，能够满足现场控制设备的控制要求。可以有效的实现泥水平衡隧道掘进机及配套设备的冷却降温作用。
[0031]该控制装置，采用进口新一带高速PLC组成光纤环网(冗余)对所有接力泵站、循环池水泵、风机等实现集中控制，如图1所示。其中，网络采用西门子Profinet网络协议。设有一个远程操作站，主要实现集中控制、远程数据采集、监控、远程控制。设有8台PLC子站(IO控制器)。主要实现设备的驱动、数据采集、自动控制的指令输出。每台PLC子站(CCL
‑
1～CCL
‑
8)负责控制1台接力泵泵站，包括所有的启动、停止、调速、数据采集、自动控制等等；循环池PLC子站(CTCC)负责两台循环泵，冷却塔风扇的启停控制及数据采集等。
[0032]每台PLC子站(CCL
‑
1～CCL
‑
8)作为IO控制器，控制一台INV变频器(VF
‑
AS3)，同样采用西门子Profinet网络协议。为了提高控制可靠性，下行指令(启停、调速、复位)全部采用硬连接(端子接入)完成控制；上行通信(输出频率、输出电流)采用网络形式；故障报本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泥水盾构接力泵的控制装置，其特征在于：包括PLC控制器、人机界面、变频驱动器，接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇、远程操作站，所述远程操作站中通过由PLC控制器及HMI人机界面和光纤环网组成的控制光纤环网连接所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇，形成PLC+HMI+单模光纤的控制系统，用于实现集中控制，远程数据采集、监控、远程控制所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇。2.根据权利要求1所述的泥水盾构接力泵的控制装置，其特征在于：所PLC+HMI+单模光纤的控制系统还设有8台PLC子站，负责控制8台接力泵站的启动、停止、调速、数据采集、自动控制，以及设有循环池PLC子站，负责两台循环泵、冷却塔风扇的启停控制及数据采集。3.根据权利要求2所述的泥水盾构接力泵的控制装置，其特征在于：每台PLC子站作为IO控制器，控制一台INV变频器。4.据权利要求1所述的泥水盾构接力泵的控制装置，其特征在于：所述PLC+HMI+单模光纤的控制系统通过变频驱动器连接接力泵站，实现接力泵组流量无级调速，低速启动，减小电流扰动。5.根据权利要求1所述的泥水盾构接力泵的控制装置，其特征在于：所PLC+HMI+单模光纤的控制系统通过HMI人机界面实现人机对话、指令的输入、参数的设定，利用PLC控制器全过程对控制终端进行24小时全天候...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆凯忠，吴云峰，靳松波，王坤宗，景文才，蒋小虎，朱正华，刘刚，陆正，朱涛，顾怡雯，
申请(专利权)人：上海市基础工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：