1、H E R R E N K N E C H T A G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C T U N N E L L I N G盾构机电气系统作者：付超 版本：第三版2H E R R E N K N E C H T A G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C T U N N E L L I N G电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统3H E R R E N K N E C H TA G|U T I
2、L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G主电气图接线端子图目录接线端子图电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主电气图目录以下的几个章节都要涉及到电气图的内容，所以就把电气图解析安排到第一章来讲。首先介绍的是主电气图目 录。按照功能来划分，电气图一般分为三十五个部分(Function Group)：第一部分：中压电器以及主配电柜1 第二部分：主配电柜2 或无（视机型而定）第三部分：主配电柜与电容补偿柜1的接线 第四部分：电容补偿柜2或无（视机型
3、而定）第五部分：紧急电源或无（视机型而定）第六部分：空调、插座以及照明线路 第七部分：应急照明线路 第八部分：控制系统电源线路第九部分：PLC 可编程控制器 第十部分：带断路器保护的后备套设备的工作及控制电源线路4H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G主电气图接线端子图目录接线端子图电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主电气图目录第十一部分：液压油箱过滤冷却循环系统 第十二部
4、分：齿轮油系统 第十三部分：刀盘主驱动动力及控制系统第十四部分：主动铰接控制系统 或 硬岩撑靴控制系统 或 无（视机型而定）第十五部分：推进动力及控制系统第十六部分：拼装机控制系统或无（视机型而定）第十七部分：碎石机控制系统或无（视机型而定）第十八部分：盾尾铰接以及密封油脂控制测量系统或无（视机型而定）第十九部分：辅助液压控制系统第二十部分：螺旋输送机或无（视机型而定）第二十一部分：膨润土监控系统或无（视机型而定）第二十二部分：急停以及维护控制线路第二十三部分：注浆控制系统或无（视机型而定）5H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L
5、 L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G主电气图接线端子图目录接线端子图电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主电气图目录第二十四部分：发泡剂控制系统或无（视机型而定）第二十五部分：皮带输送机控制系统或无（视机型而定）第二十六部分：二次通风以及空压机控制系统 第二十七部分：泥水进出管监控系统或无（视机型而定）第二十八部分：气体监测报警系统或无（视机型而定）第二十九部分：保留第三十部分：保留第三十一部分：电缆以及水管卷筒控制器 第三十二部分：控制器和通讯组件硬件组态以及视频监视分布
6、图 第三十三部分：矛杆钻以及超前钻控制系统或无（视机型而定）第三十四部分：保留第三十五部分：对外通讯及数据采集这个目录是根据海瑞克盾构机的功能结构划分的。视机型而定，海瑞克盾构机一般可以分为三十多个功能部分，根据这个目录可以很方便地在主电气图纸中找到对应功能所在的图纸中的页码。下面就一个例子来说明：6H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G主电气图目录接线端子图目录接线端子图电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据
7、交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主电气图主电气图中有很多专业符号，了解它们对理解电气图很重要，下面就来讲解图中这些符号的含义。然后介绍 怎样通过这些符号查找它们在PLC可编程逻辑控制器中的对应关系的方法。最后来介绍一下，如何在液压图中找到电 气图中所示的传感器以及执行器的位置，让电气工程师能了解这些外围设备在盾构机中的具体安装位置。通过这一章节的学习，让大家对海瑞克盾构机电气分布有全面的认识，有利于查找和排除电气故障。1.常用符号解析:2.与PLC程序的对应关系：3.电气图与液压图的对应关系：7H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E
8、 L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G主电气图目录主电气图接线端子图电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统接线端子图目录端子接线图目录，描述接线端子在图中的位置，电缆的规格，以及接线起始和终端地址。了解接线情况，可以进 一步加深对海瑞克盾构机电气分布的了解和认识，是查找和排除故障的前提。8H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G主电
9、气图目录主电气图接线端子图目录电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统接线端子图在端子接线图目录中提到了，多种端子接线图。海瑞克端子接线图主要有，XD接线图和XS接线图。其中，XD接 线图描述XD接线盒与盾构机中各个电气部分的接线方式，比如在上一小节提到的XD100，XD100起到一个集合线的作用。在盾构机的盾体的右侧有一个小电控柜，它要与主驱动的很多传感器和执行器相连，我们是先用一根多心电缆连接这 个电控柜和XD100接线盒，这个盒子靠近主驱动。这个XD100接线盒通过接线端子再分出电线与具体的每一个传感器或 执行器相连
10、。这中接线方式，不仅保护电缆，而且让盾体内更有条理。)XS接线图，主要描述XS电缆的接线方式。与XD接线方式相比，XS是用于直接连接两个大电气部分，比如连接管片输 送机外部控制面板和控制室，是用XS16标记的电缆来完成的。XD 和 XS接线在盾构机的简图：SDB(Sub Distribution BoardDriveXD10036x1 mm2控制室管片输送机控制面板XS169H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G中压系统主配电柜分配电柜电气图解析电气
11、图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统概况中压电柜10kV变压器10kV主配电柜分配电柜400V400V电容补偿柜10H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况主配电柜分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统中压系统按过去国家行业标准电业安全工作规程的规定：“电气设备分为高压和低压两种：高压电气设备：对地电 压在
12、250V以上者；低压电气设备：对地电压在250V及以下者。”而新国家电网企业标准电业安全工作规程规定：“电气工作分为高压和低压两种：高压电气设备：电压等级在1000V及以上者；低压电气设备：电压等级在1000V以下 者；”。用电电压等级从220V（380V)、6kV、10kV、35kV、66kV（农电）、110kV、220kV、380kV（国外）、500kV、750kV、1000kV这几个等级。电力行业通常所说的高压指的是35kV以上到500kV为高压，5001000kV为超高压，1000kV以上为 特高压。中压一般指的是635kV这个等级。我们盾构机上，通常用的是10kV 的中压电。这个中压
13、系统，主要由两部分组成，中压电柜和变压器。它为盾构 机提供主要电源，一般在图纸的第一部分的的第一页：中压电柜里安装 RM6 系列断路器，它有保护变压器以及供电电缆的作用。在变压器上，安装了温度报警器，一旦温度超过临界值就出现系统提示报警，甚至切断电源主开关。11H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况中压系统分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主配电柜主配电系统组件
14、主要安装在主电柜(MDB:Main Distribution Board)和电容补偿柜里，它对整个盾构机进行供电。根据盾构机机型的不同，配电系统也有差异。一般主电柜由多个电柜组成，他们分别用“F+数字”表示，比如“F1”表示第一面电柜，依此类推。下面的配电电柜来自海瑞克某一软土机。12H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况中压系统分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系
15、统主配电柜F6F5F4F3F2F113H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况中压系统分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主配电柜在第一面柜子F1里装有主开关，辅助继电器以及电流感应和测量配件。F1的主要作用是，分配400V 电压给其他的柜子，同时对进电进行 监测，比如 电压、电流、功率等。主开关互感器（与 监测仪表连 接）400V输入（与变压器 连接）监测仪表（与
16、互感器 连接）配件上贴有对应的符号，这个符号与图纸 上的符号对应，比如在这里，主开关3Q2Back14H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况中压系统分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主配电柜在F2 里通常装有电机的主断路器，星-三角启动接触器等。通过铜牌与F1连接获取电源与F3连接带辅助延时继电 器的接触器断路器（电机变频 器）Back15H E R R E N
17、 K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况中压系统分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主配电柜在F3 里通常装有各个功能部分的断路器以及一些电源、低压变压器等，为照明、PLC模块等小功率设备提供电源。电源，低压变压器以及电 源（比如400V转到 230V230V 转到24V等）各个功能部分的断 路器UPS应急电源（主 要是照明）Back16H E R R E N K N E C H TA
18、G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况中压系统分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主配电柜在这里要提到的是，在F4里一般装小功率变频器等控制配件。比如说，发泡机膨润土等的泵的控制都需要用到变频器，进行速度控制。变频器Back17H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况
19、中压系统分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主配电柜在F5里通常会安装PLC的远程外设点，这些点方便短距离采集主电柜里的数据。比如，通过一些断路器的辅助触点与PLC连接，让PLC知道 断路器的状态。PLC远程I/O点小功率断路器Back18H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况中压系统分配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯
20、和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主配电柜在F6里通常会安装安全继电器等组件，这些继电器主要是用来控制“急停”系统中。在第一章节中，介绍了，急停系统在电气图的第二 十二部分。Back19H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况中压系统主配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统分配电柜分配电系统的主要部分分配电柜(SDB:Sub Distribution Board)
21、主要是针对盾构机的某一部分组件进行有效供电。比如说，在软土机的 盾体中，一般有两个SDB，主要是为了更好的对盾体里的执行器及传感器进行供电和数据采集。在下图中可以看出，图一带有SDB的系统即节 省电缆又安全可靠。图二不带SDB的系统，则从经济和可靠性的角度来看，都不如图一的系统。盾体执行器，传 感器以及照 明少量的大电缆连接主配电系统和控制室盾体执行器，传 感器以及照 明许多小电缆及电线连接SDB主配电系统和控制室20H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I
22、N G概况中压系统主配电柜电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统分配电柜有些SDB是专门为某个特定的组件设计的。比如在泥水盾构机中，泥水中继泵站通常就有自己独立的SDB分配电柜对它进行单独供电和控 制。这个配电柜是由单独的中压柜和变压器对它供电。在调试时，操作员可以在这个配电上，直接对中继泵进行控制。调试完毕后，将电柜 内的变频器调到远程控制的状态，从而实现分配电柜和与它用 Profibus 现场总线相连的控制室中的PLC通信。中继泵配电柜中继泵以及其配电柜有的盾构机机型比较大，对照明和注浆有较高要求，也需要分配电柜方便
23、供电和控制。21H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G主控室外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统概况下图是盾构机控制系统的概况，它是以可编程控制器为核心的,通过通信网络，比如Profibus、Profinet，在整个盾构机上形成一个控 制网。因盾构机机型的不同，控制网也有差异。比如，对泥水机来说，中继泵站里的控制柜也是控制网的一部分。而对土压平衡机来说，却 没有中继泵站，
24、它有泥水机所不具有的发泡机。盾体ProfibusSDB中的PLC 远程模块数据采集 及处理系 统(PDV)人机界面(VISU)视频监视(VIDEO)操作面板测量导航 系统(VMT)执行器，传感器以及照明放大器(Repeater)放大器(Repeater)齿轮油监控Profibus主电柜中的PLC 远程模块分配电柜中的PLC 远程模块主驱动变频器Profibus拼装机编码器拼装机遥控发 射器后备套台车主控室外部操作面板发泡机可编程控制器（PLC）Profinet放大卡22H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R
25、 A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室主控室一般在盾构机的第一个台车上，它里面主要装有：可编程控制器(PLC)、数据采集及处理系统(PDV)、人机界面(VISU)、测量导航 系统(VMT)、放大器(Repeater)、放大卡、操作面板和视频监视(VIDEO)。Profibus数据采集 及处理系 统(PDV)人机界面(VISU)视频监视(VIDEO)操作面板测量导航 系统(VMT)放大器(Repeater)放大器(Repeater)主控室可编程控制器（
26、PLC）ProfinetProfibus放大卡23H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室可编程控制器(PLC)是海瑞克盾构机自动控制的核心。它实时采集数据，进行逻辑运算，对整个盾构机进行控制。通常采用的是Siemens S7 400系列的控制模块，随着技术的发展更新，有些盾构机已经 开始采用Siemens S7 300系列的控
27、制模块了，提高了控制单元的性价比。这个控制系列配备 数字量和模拟量的输入及输出模块，可以处理盾构机中各个型号的传感器和执行器的信号。它与装有数据采集软件的工控机通过Profibus现场总线相连，把盾构机运行及停止时的 数据按要求记入到这个工控机中，方便以后调用。它与装有人机界面软件的工控机也通过Profibus现场总线通信，客户可以根据需要很方 便的通过人机界面参看、调用以及修改数据采集机里或PLC里的参数。在有的机型中，数据 采集软件和人机界面装在同一个工控机里，PLC只需要和这个工控机相连实现数据处理和人 机交流。可编程控制器(PLC)24H E R R E N K N E C H TA
28、G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室数据采集及处理系统(PDV)，安装在一个工控机中。它与PLC通过Profibus总线连接，把从PLC采集来的数据进行加工处理，处理好的数据回馈给PLC或传输到人机界面上显示出来，根据需要还可以将PDV中的数据以报告的形式打印出来。下面是一软土 机的PDV和人机界面二合一的显示图。25H E R R E N K N E C H TA G|U
29、 T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室人机界面(VISU)显示盾构机的运行状况(比如：刀盘转速、推进速度等一系列参数)，操作手可以从界面上显示的参数中判断盾构机的各个组件的工作情况，做出正确的判断，进行进一步操作。我们的人机界面按编译方式划为两种：第一种是PDV人机界面，这个人机界面软件是海瑞克公司编译的。它和PDV数据采集及处理软件安装在同一台工控机内，人 机界面和PDV系统的数
30、据交换在工控机内部完成。下面是一软土机的人机界面：F1 标签：泡沫系统监视控制界面。在这个界面中，可以监视开挖仓土压、泡沫流量等重要参数。通过界 面上的控制按钮，可以调节这个系统的运行状态。按 F11可以查看发泡机启动条件。Polymer:3%;FIR:25%;Earth pressure max:3 bar.26H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据
31、交换紧急系统紧急系统主控室F2 标签：有推进油缸的重要运行参数，比如油缸压力、行程等。还有注浆系统、螺旋输送机系统以及铰接油缸的参数显示。按 F11可以查看推进的启动条件。看地质条件，通常 推进油缸压力 100 200 bar；速度：小于80，通常 40 mm/min；灌入率:通常小于 30 mm/rev，但是土质松软 时，可达到80多；总推 进力：通常10-20kN。盾尾铰接最长伸出150mm，通常伸出70mm左右；注浆压力范围0-25bar,通常压力1-15 bar.土压：第三个压力传感 器比较重要。27H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U
32、 N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F3 标签：主驱动变频电机的控制界面。比如，下面这个软土机的主驱动由9个变频电机驱动。可以通过配合使用控制室控制面 板上的旋钮来控制这个些电机的起停以及运转速度。当电机在运转的时候，在界面上会显示工作电流、频率、功率以及扭矩，同时 显示利用率曲线。28H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T
33、R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F3 标签：这时候按F11标签，可以切换到如下界面，显示刀盘和螺旋输送机的设计扭矩参数。29H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F4 标签：
34、显示油温、供电参数、推进时间、建环时间、皮带输送机以及螺旋输送机的运作时间。在这里可以对齿轮油的报警和 切断温度进行设置。当油温达到报警值时，油温图标成橙色，达到切断温度时，成红色。在界面下方，有盾构机供电电源的参数显 示，比如电压、电流、有功功率、无功功率等。30H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F4 标签：这时候按F1
35、1标签，可以切换到如下界面，显示推进速度曲线、土压曲线以及当前拼装机的位置。31H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F5 标签：显示桥架、刀盘、主动铰接、齿轮油、盾尾密封油脂以及膨润土的开启和参数。界面的中间显示管片拼装机的旋转角 度。盾尾密封油脂的控制有自动和手动两种，在自动情况下，密封油脂气动阀循环工作。在手动情况下，可
36、以选者要开启的气动阀 向盾尾喷油脂。32H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F5 标签：这时候按F11标签，可以切换到如下界面，显示主驱动密封、旋转接头以及螺旋机油脂加入的脉冲数，中间显示的是 齿轮油循环产生的信号的脉冲数以及齿轮油泵的油压和油温。33H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I
37、T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F6 标签：显示系统错误和报警信息。信息的日期、时间、内容、以及其对应信号在电气图中的位置都显示出来。界面的上半部 分显示当前错误和报警信息，用红色标识。历史信息用绿色标识。34H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概
38、况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F7 标签：按下F7之后，会弹出一个小窗口，在这个窗口中可以选择打印推及报告、评估数据、存储数据。35H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况外设电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统主控室F8 标签：在F8界面中可以对人际界面的语言进行选择。对S1，S
39、2和S3参数进行设定。36H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A F F I CT U N N E L L I N G概况主控室电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统外设拼装机控制器拼装机控制器它通过无线或通讯电缆与接收机连接。在遥控 器中间，设有对应每根推进油缸控制开关，对每根 油缸进行伸缩控制。37H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T YT U N N E L L I N G|T R A
40、 F F I CT U N N E L L I N G概况主控室电气图解析电气图解析配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统外设外部操作面板外部操作面板 为了操作方便，盾构机的很多功能组件都有外部操作面板：刀盘操作面板(通过控制室里的钥匙开关来激活)；皮带机操作面板(通过控制室里的钥匙开关来激活)；管片运输机操作面板；注浆操作面板等38H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C T U N N E L L I N G配电系统配电系统控制系
41、统控制系统监测系统监测系统总功率监测气体监测VMT导航其他电气图解析电气图解析通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统概况盾构机个各功能部分在作出合理的动作之前，都有实时数据作基础。这些数据大部分是通过监测系统现场采集得到的。采集的数据经过 PDV工控机中的程序处理后，发送指令给各个功能部分，执行所需的动作或用于显示在屏幕上供操作手参考。PDV传感器、测量仪表、探测器、导航器等各类执行器,如电磁阀 控制阀门的开闭显示器39H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C T U N N E
42、L L I N G配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统总功率监测气体监测概况VMT导航其他电气图解析电气图解析通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统整个盾构机的总功率参数是通过安装在主电柜的F1柜中的三个电流互感器以及监测仪表测量到的，并发送到PDV工控机中，经过处理发送 到显示器上，操作手可以实时察看当前机器的功率，电流，电压，有功功率，无功功率等。40H E R R E N K N E C H T概况VMT导航其他电气图解析电气图解析通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统A G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F
43、I C T U N N E L L I N G配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统总功率监测气体监测在隧道里，根据不同的地址情况通常对氧气，一氧化碳，二氧化碳，硫化氢，甲烷等气体进行监测。41H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C T U N N E L L I N G配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统总功率监测气体监测概况其他电气图解析电气图解析通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统VMT导航盾构机在隧道里，主要靠VMT导航系统来进行掘进 导向。操作手
44、根据VMT中显示的掘进姿态来调整操作。相对于盾构机中其它探测器，VMT导航系统由相对 独立的激光探测器，它们的信号直接被送到VMT工控机 中进行数据处理，而不是送到PDV工控机中。VMT工控机通过Profibus总线与PDV保持通讯。掘进方向 中心点当前位置 和姿态42H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C T U N N E L L I N G配电系统配电系统控制系统控制系统监测系统监测系统总功率监测气体监测概况VMT导航电气图解析电气图解析通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系
45、统其他由于盾构机中监测的对象很多，所以监测器的种类也很多，例如，液体流量计、气体流量计、压力传感器、行程测量传感器、温度传感 器、液位传感器等。这些装在现场的传感器通常与离它们较近安装的XD接线盒相连。传感器少量的大电缆连接主配电系统和控制室XD43H E R R E N K N E C H TProfinet通讯Modem通讯电气图解析电气图解析A G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C配电系统配电系统控制系统控制系统Profibus通讯T U N N E L L I N G监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系
46、统概况由于盾构工作环境比较恶劣，对通讯和数据交换的稳定性要求比较高。我公司采用Profibus现场总线作为主要的通讯方式，把波特率调 到较低的范围，通常是187,5 kbit/s，这样不易受高频电波干扰。在有些功能组件里，为了达到更快的控制速度，采用了Profinet工业以太 网。比如，在发泡系统的控制，就采用了这种通讯方式。44H E R R E N K N E C H T概况Profinet通讯Modem通讯电气图解析电气图解析监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统A G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C配
47、电系统配电系统控制系统控制系统Profibus通讯T U N N E L L I N G盾构机中运用Profibus现场总线通讯系统通常由Profibus线(A线、B线以及屏蔽线)、Profibus接头、信号中继器(放大器)、CP5611通讯 卡以及主站和从站组成。45H E R R E N K N E C H T概况Modem通讯电气图解析电气图解析A G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C配电系统配电系统控制系统控制系统Profibus通讯T U N N E L L I N G监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧
48、急系统Profinet通讯盾构机中运用Profinet工业以太网用于控制发泡系统的控制。Profinet使用户能按照自己的步调，只采用单一的以太网网络，就能实现 一个高度集成的、适用于不同控制功能（如点对点通信、分布式I/O、机器安全性、动作控制以及数据采集）的自控系统。它同样也为今后可 能的扩展进行了准备。46H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T Y T U N N E L L I N G|T R A F F I C配电系统配电系统控制系统控制系统Profibus通讯T U N N E L L I N G概况Profinet通讯电气图解析电气图解析监测
49、系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统Modem通讯在地面上可以通过Modem通讯方式与盾构机主控室的PDV工控机相连，把工控机上的数据上传到地面上。因为数据量不大，传输速度没特 别要求，所以通常采用常用的56kbit/s速率就能满足数据交换的需求了。通过数据传输，工作人员可以在地面上直接打印推进报告。地面办公室电脑地面办公室电脑Modem盾构机主控室盾构机主控室PDV工控机工控机Modem47H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T Y电气图解析电气图解析配电系统配电系统T U N N E L L I N G|T R A F F I C
50、T U N N E L L I N G控制系统控制系统监测系统监测系统通讯和数据交换通讯和数据交换紧急系统紧急系统紧急电源逃生仓急停系统为了在发生紧急情况下能让系统立刻停止，盾构机在主要部分都安装了急停按钮，急停系统多采用安全继电器来控制，一般安装在主配 电柜的(不同机型安装位置略有不同)F6 柜中，如下图是管片拼装机的急停继电器接线图：48H E R R E N K N E C H TA G|U T I L I T Y配电系统配电系统T U N N E L L I N G|T R A F F I C T U N N E L L I N G控制系统控制系统监测系统监测系统电气图解析电气图解析通
