[发明专利]基于CC_LINK的TBM盾构机刀盘驱动系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于盾构机领域，尤其是涉及一种基于CC_LINK的TBM盾构机刀盘驱动系统及方法。

背景技术

盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式(非盾构法)的隧道掘进机。而在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为(狭义)盾构机，将用于岩石地层的称为(狭义)TBM。目前市场上盾构机刀盘驱动变频液压控制存在着以下缺点：

1.效率低、调速过程中有附加损耗；

2.调速范围小，特性软、精度不高；

3.控制程序复杂，造价高，维护检修难度大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于CC_LINK的TBM盾构机刀盘驱动系统，以提高控制系统可靠性和安全性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于CC_LINK的TBM盾构机刀盘驱动系统，包括控制站PLC、工作站PLC、远程设备站，所述控制站PLC与工作站PLC通过E网络直接通讯，所述工作站PLC与所述远程设备站通过CC_LINK连接。

进一步的，所述控制站PLC还通过E网连接推进系统、刀盘系统、导向系统、拼装系统，用于发送指令至刀盘PLC。

进一步的，所述远程设备站包括变频器。

进一步的，所述工作站PLC用于读取变频器的参数传送至主机PLC，并向变频器发送控制指令。

进一步的，所述控制站PLC还通过CC_LINK连接触摸屏。

进一步的，所述CC-Link网络还通过专用电缆连接I/O模块、智能功能模块以及特殊功能模块。

相对于现有技术，本发明所述的基于CC_LINK的TBM盾构机刀盘驱动系统具有以下优势：

(1)采用通用高性能的PLC和冗余分散控制设计，通用性好，可靠性高，易于系统扩展和维护。管理的集中性和控制的分散性。

(2)物理层采用CC-LINK，从而完成远程数据站的信息采集以及站控系统的信息共享，控制层采用E网络，控制站PLC与工作站PLC通过E网络直接通讯，网络结构简化、可靠，从而使PLC和操作站具有最大限度的开放性和灵活性。

(3)互操作性和互用性。

(4)对现场环境的适用性。

本发明的另一目的在于提出一种基于CC_LINK的TBM盾构机刀盘驱动方法，以实现变频器采用无传感器矢量控制。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于CC_LINK的TBM盾构机刀盘驱动方法，具体包括如下步骤：

(1)控制站PLC处理通过在E网上传输的推进系统、刀盘系统、导向系统、拼装系统数据，并发送指令至工作站PLC；

(2)工作站PLC接收控制站PLC的指令后，发送指令给变频器；

(3)变频器的数据通过CC-Link传输至工作站PLC，工作站PLC对数据进行筛选和计算，部分信息传送至控制站PLC进行处理。

进一步的，还包括将转矩、电压等值在触摸屏上显示，同时操作手可以通过触摸屏对变频器进行控制，进而达到控制刀盘电机。

相对于现有技术，本发明所述的基于CC_LINK的TBM盾构机刀盘驱动方法具有以下优势：本发明将交流变频调速的先进技术，应用于盾构刀盘的直接驱动系统中，提出变频器采用无传感器矢量控制策略来控制电机的思想，相对于传统驱动刀盘的控制方法，有控制、制动精度高等特点。同时电能直接转化机械能，因此效率相对液压系统效率高，节约电能。监控系统采用集中管理，分散控制的理念，它集中了PLC系统的现场测控功能强和DCS系统的组网通讯能力的两大优点，性价比高。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的为刀盘控制结构示意图；

图2为本发明实施例所述的CC-Link专用电缆连接原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。