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盾構技術的介紹:為了工程北京地鐵五號線的施工，我集團公司首先引進了德國海瑞克公司生產的土壓平衡盾構機（S-169）進行雍和宮至張自忠路區(qū)間的施工。土壓平衡盾構（Earth-Pressure-Balance 盾構，簡稱EPB盾構），特別使用于陶土、粘土、或淤泥含量高、滲水性差的粘性土層。在土壓盾構中，刀盤挖掘下的碎土添加適量的添加劑后用于支撐開挖面，以避免沉陷或；在掘進中依據(jù)千斤頂?shù)耐屏?、出土量、掘進速度、土倉內土壓力來進行判斷，以便控制維持開挖面的平衡，然后拼裝襯砌環(huán)形成。一、S-169盾構機的結構
盾構機全長約60m，主體長約8.1m，S355J2G3鋼架，盾殼外徑6.19m，長7.550m， 主體部分主要有刀盤、拼裝機、螺旋輸送機；后配套有6臺臺車組成，分別裝有傳輸帶、工作電機及泵、變壓器、配電柜、漿罐、氣罐、空壓機；這兩大部分分別組成了刀盤驅動、推進、拼裝、出土、注漿、泡沫；另外還有盾尾密封、、挖、齒輪油、工業(yè)水、冷卻。二、S-169盾構機控制的要求
盾構機的主要動力是液壓驅動，如刀盤驅動、螺旋輸送機驅動、推進、拼裝等；輔以電驅動，如泡沫和膨潤土的變頻電機等；在施工中，油冷卻是所有含液壓工作的前提條件，其中刀盤的驅動又了水冷卻；為了保證及的施工，又添加了瓦斯檢測和通風；除了拼裝和挖在各自的拼裝和挖下運行，推進中的盾構機要同時運行其他所有的。
中由于需要很多監(jiān)測的變量和大量的執(zhí)行機構元件，則包含了大量的流量傳感器、行程傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和少量變頻器、電動機以及大量的比例溢流閥、節(jié)流閥、比例調節(jié)閥等， 由于構成的龐大，該中需要很多的輸入輸出點，模擬量類型有4-20ma、1-10vDC、熱電阻等，為施工工藝的要求，必須選用功能強大的PLC產品作為控制，要求具有快速性、性；無風扇運行與集中/分布式模板的熱插拔性；極為的組態(tài)與基于本產品和圖形工程工具的語言相結合；所有項目數(shù)據(jù)、程序原代碼和用戶數(shù)據(jù)存儲在CPU中；可以自動化中的供電中斷和故障保護等特殊要求。
組態(tài)為了能更好地與硬件兼容，要求選用相應PLC的組態(tài)作為監(jiān)控平臺，并能對一些涉及生命和設備的重要參數(shù)以多種形式，并具備自鎖控制；在施工生產中能將生產工藝動態(tài)顯示出來，包括設備圖形、數(shù)字量及模擬量；為了對歷史工藝進行分析和記錄及故障信息，須對歷史數(shù)據(jù)進行記錄，間隔時間可依據(jù)工藝需要而定；可以按照自動生成便于修改的各類報表；能將工藝參數(shù)以數(shù)字表、模擬表盤、棒圖、游標等形式顯示，刷新可；能以一定的時間間隔將重要參數(shù)的工藝曲線以趨勢圖形顯示出來，相關的參數(shù)可以同一畫面上；可以對操作記錄、記錄和各種生產報表以漢字形式進行生成和打印。三、 S-169盾構機控制方案
該控制包括三個層次：控制級、級、生產級。控制級通過控制單元傳感器和控制部件監(jiān)控生產，同時接受操作信息，并向上層傳遞實時數(shù)據(jù)?？刂萍壍乃行畔⒃跈C的操作站和工程師被監(jiān)控，可完成如下功能：顯示、記錄、數(shù)據(jù)加工、報表輸出、配置控制回路和修改參數(shù)等。生產級是企業(yè)的生產信息，通過MPI網用RS485線傳輸與級建立聯(lián)系，施工中的相關數(shù)據(jù)和集成歷史數(shù)據(jù)，向下層發(fā)布生產指令。

1）、PLC
依據(jù)施工工程技術的要求，PLC主機要求選用冗余電源；現(xiàn)場操作控制與控制級形成網絡；PLC站要能接受監(jiān)控計算機的時鐘同步來記錄和報送順序及故障事件；數(shù)字量和模擬量的I/O點數(shù)控制工藝要求，并留有不少于20%的備用輸入輸出點；要能接受拼裝機角度檢測傳感器的式編碼器；簽于以上要求，便采用了帶MPI接口和DP接口的CPU 414-2DP和1塊CP443-1（使用TCP/IP協(xié)議）通訊模塊，UR1 18槽機架，3塊PS407 10A電源，8塊431 8通道AI，4塊432 8通道AO和15塊421 32點DI，14塊422 32點DO，在模板之間使用了1塊IM460-3和2塊IM461-3接口模板。
PROFIBUS DP 網絡：它處理來自DP網絡中的傳感器或與從站中的模塊信息共享的功能，實現(xiàn)工廠自動化中現(xiàn)場級與單元級的通訊任務；對于中的拼裝機來說，工作中角度需要隨時檢測，并與中設定的值進行比較，保證在失電又恢復供電后，能記憶當前讀數(shù)，利用PROFIBUS DP接口的現(xiàn)場總線輸出，受外界的小，傳感器的精度主要取決于編碼器的分辨率，它采用二進制編碼，可了施工工藝的要求。
MPI網絡：與帶有MPI接口的設備，如S7-400、S7-300、S7-200的CPU和PC/PG以及TD/OP之間的通訊，MPI符合RS-485，具有多點通訊的性質，它的波特率設定為187.5kbps；在本中利用CP5611卡與MPI接口使級的VMT導向PC和生產級的工程師PC與PLC進行通訊，實時地從PLC中獲取相關施工數(shù)據(jù)，便于及時了解施工情況，采取相應的措施。
PID自動調節(jié)：利用的PID算法塊對參量進行調節(jié)，對于泡沫的自動控制來說，此功能在推進中，判斷刀盤扭矩的大小主要來調節(jié)泡沫的注入量，保證刀盤的良好運轉和排土的通暢性。
數(shù)據(jù)處理：SIMATIC S7-400具有數(shù)算（包括矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳遞、轉換、排序和查表、位操作等功能，也能完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。能實現(xiàn)施工中所有參數(shù)的相應處理，以達到要求來客戶需要。
自診斷功能：中CPU可以檢測中的一個響應來自I/O模塊的硬件中斷、同步響應一個來自程序中指令的錯誤、異步響應CPU操作或模塊狀態(tài)異常等實時錯誤，并調用與錯誤相關的OB（組織模塊）來施工中的各種需要。
2）、網絡：在眾多的現(xiàn)場總線協(xié)議中，PROFIBUS是目前同時成為歐洲和機械行業(yè)（JB/T 10308.3-200）以及（IEC61158）的現(xiàn)場總線，是*的現(xiàn)場總線，它是不依賴于生產廠家的、開放式的現(xiàn)場總線，各種各樣的自動化設備均可通過同樣的接換信息；SIMATIC S7通過PROFIBUS現(xiàn)場總線構成的，是一個很好的工廠自動化解決方案，它具有以下優(yōu)點：PLC、I/O模塊、智能化現(xiàn)場設備可通過現(xiàn)場總線來連接；I/O模塊能安裝在傳感器和執(zhí)行機構的附近；能就地轉換和處理；編程仍舊采用的組態(tài)。PROFIBUS現(xiàn)場總線為工業(yè)現(xiàn)場級的自動化設備之間的高速數(shù)據(jù)通信提供了一個可靠的傳輸方案。作為一個開放的、化的體系，它由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS三部分組成，中通過PROFIBUS DP下掛到現(xiàn)場控制級的拼裝機角度檢測傳感器上，通過MPI接口與VMT導向電腦和遠程的生產監(jiān)控電腦進行通訊，在操作室中通過CP443-1通訊模塊與控制室操作員電腦建立工業(yè)以態(tài)網進行通訊；因此可以既現(xiàn)場控制的要求，又可以生產級的實時遠程監(jiān)控。
四、S-169盾構機功能
（一）、SIMATIC S7-400 PLC：
模擬量輸入處理功能：利用模擬量輸入模塊將現(xiàn)場的模擬量轉換成值；
工藝參數(shù)的處理功能：對于模擬量通過相關處理的；如MTS系列的產品MK292卡，可以采集與處理千斤頂行程傳感器提供的，把它傳輸?shù)絇LC中，并顯示在屏幕上及控制面板上；
控制功能：能實現(xiàn)生產設備的順序連鎖控制和模擬參數(shù)的調節(jié)；
通信功能：利用本的DP、MPI接口和通訊模塊CP443-1把級、控制級和生產級聯(lián)系起來，實現(xiàn)雙向通信；
功能：對進行多種形式的處理，中有窗口顯示、紅色指示燈應答和聲音輸出（檢測CH4氣體含量標的聲音輸出）
功能：為保障能在的前提下運行，防止各不負荷運行或使處于非正常運行的工作中運行，極大地了設備的性
主從站擴展功能：考慮施工規(guī)?；蚋淖兊纫蛩?，可以在本的基礎上進行擴展，建立PLC從站，可實現(xiàn)施工要求改變后的控制需要。
（二）、監(jiān)控：
地下控制室監(jiān)控操作：地下控制室使用的是適用于工業(yè)以態(tài)網TCP/IP協(xié)議的D-Link De-528 Enthernet接口卡與PLC中的通訊模塊CP443-1連接，達到與PLC通訊的目的，采用西門子的組態(tài)Windows Control Center（簡稱Wincc），可以按照工藝流程和要求設計建立控制組態(tài)操作界面、顯示與組態(tài)、流程圖組態(tài)、歷史數(shù)據(jù)記錄和、實時數(shù)據(jù)顯示；并且用鼠標和鍵盤按照施工要求實現(xiàn)參數(shù)調節(jié)、數(shù)據(jù)輸入和目標值設定等，它是控制級與生產級的根本區(qū)別。
地面監(jiān)控室：地面監(jiān)控是使用Paradox 9，它提供了地下監(jiān)控室組態(tài)除修改施工工藝參數(shù)功能外的所有功能，而且又了歷史數(shù)據(jù)的記錄和、報表組態(tài)、重要參數(shù)的趨勢顯示（相關參數(shù)可同時顯示）、打印功能。
（三）、VMT導向：按照工程的設計軸線，將施工工藝以圖形形式動態(tài)顯示坐標系中，并從PLC相應的數(shù)據(jù)進行相應的處理得出施工中需要的工藝數(shù)據(jù)（如盾尾間隙、管片選型等）。五、結束語
該控制中的硬件和配置*，采用了西門子生產的工業(yè)控制設備，如西門子的S7-400PLC、兼容產品WINCC組態(tài)等。在繁忙的施工生產中通過自己的摸索學、進一步的體會，漸漸對本中有了深入的了解。
是目前國內較大的應用西門子產品的工程施工生產，它自投產以來，運行可靠，工程好，為公司帶來了可觀的經濟效益。