¿Sistema de control y medición de escudo de equilibrio de presión de tierra articulado del Metro de Beijing?
¿Qué incluye exactamente el sistema de control y medición del escudo de equilibrio de presión de tierra articulado del metro de Beijing? El siguiente profesor de licitación de Zhongda Consulting responderá a sus preguntas para su referencia.
1 Descripción general de los túneles de escudo
La construcción del túnel entre el Palacio de Verano y el Antiguo Palacio de Verano en la Línea 4 del Metro de Beijing utiliza un escudo de equilibrio de presión de tierra articulado producido por la compañía japonesa Komatsu. Pasará a través del estrato compuesto de grava y avanzará una distancia de aproximadamente 1,5 km. Los principales parámetros del escudo son: diámetro: Ф6140 mm; longitud: 8570 mm; velocidad de propulsión: 0~8,5 cm/min; empuje total: 37730 kN; Las funciones y características de los componentes principales del escudo de equilibrio de presión de tierra articulado son las siguientes:
(1) El cabezal de corte grande es impulsado por 9 motores del cabezal de corte y luego 5 convertidores de frecuencia controlan los motores del cabezal de corte para realizar la operación de corte. selección y cambio de velocidad del disco. La velocidad del cabezal de corte tiene cinco velocidades: 0,5, 0,7, 1,1, 1,6 y 2,2 r/min.
(2) La máquina de tornillo es impulsada por un motor hidráulico, que se puede ajustar de forma continua a través de una válvula proporcional. El rango de ajuste de velocidad de la máquina de tornillo es de 0~25 r/min.
(3) La máquina de tornillo tiene una función telescópica. Durante el mantenimiento, el eje de la máquina de tornillo se puede retraer y las dos puertas delanteras de la máquina de tornillo se pueden cerrar para aislar completamente la máquina de tornillo del contenedor de tierra.
(4) El sistema de propulsión es accionado por una bomba de propulsión y tiene 22 gatos de propulsión divididos en cuatro zonas, y una válvula proporcional ajusta y controla la presión del aceite para ajustar la velocidad de propulsión.
(5) El sistema articulado utiliza una bomba articulada para impulsar cuatro gatos articulados para girar hacia arriba, abajo, izquierda y derecha, así como para extender y retraer completamente, para ajustar la actitud de propulsión del escudo. .
(6) Las compuertas de la máquina giratoria y de tornillo ensambladas comparten una bomba hidráulica, que se utiliza en el estado de ensamblaje/propulsión respectivamente.
(7) Antes de que la cinta transportadora esté en funcionamiento, debe sonar una alarma durante 5 segundos antes de que pueda funcionar oficialmente. Hay botones de parada de emergencia tipo cuerda a ambos lados de la cinta transportadora, que pueden detener la cinta transportadora en caso de emergencia.
(8) La grasa de la cola del escudo está equipada con dos sellos en la parte delantera y trasera, y se utiliza una bomba de sello de grasa de la cola del escudo para la inyección de presión en 6 puntos en cada carril.
(9) Hay dos bombas de grasa de lubricación centralizada (bombas de grasa para abreviar) que inyectan grasa respectivamente en estados de trabajo continuo e intermitente.
(10) Hay un conjunto de bomba de circulación de lubricación de aceite fino (bomba de circulación para abreviar) para llenar el aceite lubricante.
(11) Utilice 2 bombas de lodo para ajustar el caudal de lodo a través del convertidor de frecuencia. Agregue barro al contenedor de tierra.
(12) El sistema de lechada que consta de una bomba de lechada y un mezclador puede realizar una inyección de lechada a presión de un solo líquido y tiene la función de limpiar la tubería.
(13) Hay un conjunto de dispositivos de espuma que pueden inyectar espuma en el suelo frente al escudo.
2 Sistema de control y medición de escudo
2.1 Sistema de control de escudo
El sistema de control de escudo está compuesto principalmente por un controlador de programación controlable por PLC y un terminal de operación de pantalla. El PLC adopta una estructura maestro-esclavo, con 1 estación maestra y 2 estaciones esclavas, y un conjunto de PLC de inyección.
El controlador programable PLC adopta productos de la serie Ans fabricados por Mitsubishi Corporation de Japón. El componente A2USHCPU utilizado en este escudo es una de las CPU PLCC miniaturizadas más avanzadas del mundo actual. Utiliza el procesador de secuencia Mitsubishi (MSP), lo que le permite alcanzar una velocidad y una funcionalidad comparables a las de muchos PLC más grandes y caros.
La estación maestra PLC está ubicada en la consola. El modelo de CPU principal es A2USHCPU-S1, con 3 terminales de operación de pantalla, numerados GC1, GC2 y GC7. Entre ellos, GC1 y GC2 operan equipos de protección respectivamente y sirven como respaldo mutuo. Otro GC7 opera el equipo de adición de lodo.
La estación esclava número 1 está ubicada en el escudo, con 3 terminales de operación de pantalla, numerados GC3~5. Entre ellos, GC3 y GC4 operan conectores de protección y GC5 opera de forma remota la lechada. La estación esclava 2# está ubicada en el marco 2#, con un terminal de operación con pantalla (comúnmente conocida como pantalla táctil), numerado GC6, y opera el equipo de inyección.
La estación maestra se conecta a las estaciones esclavas 1# y 2# a través de dos bucles de cable paralelos (red de doble anillo).
El sistema adopta una comunicación de datos confiable y de alta velocidad, es decir, el sistema de comunicación de datos MELSECNET/II. Utiliza dos bucles de cable paralelos para conectar cada estación PLC. Uno de ellos se llama bucle directo (o bucle principal) y el otro se llama. el bucle directo (o bucle principal) es un bucle inverso (o subbucle). Cuando se produce una rotura de cable en el bucle principal, la comunicación cambia automáticamente al bucle secundario y la comunicación de datos continúa. Si ambos bucles están rotos o desconectados, la comunicación entre las estaciones conectadas continuará excepto por el PLC roto.
El PLC de inyección es independiente del sistema PLC. El modelo es: FX1N-40MR Intercambia señales con la estación maestra del PLC a través del puerto I/O.
El PLC está configurado con componentes de entrada/salida de conmutación, componentes de entrada/salida analógica, componentes de interfaz de comunicación y componentes de comunicación por computadora. Consulte la Tabla 1 de configuración del PLC para obtener más detalles.
2.2 Sistema de medición y control de actitud
El sistema de medición y control de actitud del escudo consta de dos partes: el escudo y el suelo. La parte del escudo consta principalmente de una estación total, un prisma, una interfaz de medición, una unidad de control, una computadora (monitor) y otros equipos. La parte de tierra está compuesta principalmente por computadoras (monitores), concentradores y otros equipos. El blindaje y la parte de tierra están conectados para señales a través de un par de módems de megabits (SDSL). Ver Figura 2.
El sistema utiliza instrumentos de medición de alta precisión y software especial para realizar una medición automática de la actitud del escudo. La información de datos en tiempo real que se puede obtener es:
①Las coordenadas de la referencia. punto, estación y nombre de inicio de sesión;
② Datos del objetivo de medición
③ Ángulo de depresión del escudo y ángulo de rotación durante la medición
④ Coordenadas del frente, medio; y parte trasera del valor del escudo, desviación del azimut y otros resultados de cálculo.
En el escudo, la señal de actitud medida por la estación total y la señal de construcción del escudo obtenida por el PLC se integran en la unidad de interfaz de medición, se muestran en el monitor de la computadora del escudo y se envían a la computadora de tierra.
2.3 Sistema de Detección
En base a las necesidades del sistema de medición y control del escudo, se configuran los instrumentos básicos de detección. Las señales analógicas detectadas incluyen: presión del suelo en el contenedor de tierra, presión del aceite. del gato de propulsión y carrera, velocidad, presión de aceite de cuatro zonas, presión de aceite de la máquina de tornillo, velocidad de rotación, carrera del gato articulado, potencia de salida del inversor del cabezal de corte, temperatura de sellado del cabezal de corte, apertura de la compuerta de la máquina de tornillo, presión de lechada, nivel de lechada del barril de lechada. , presión de espuma, presión de adición de lodo, caudal de adición de lodo, pendiente y ángulo del escudo, etc. Hay más de 40 conjuntos de sensores configurados (transmisores), consulte la Tabla 2.
Además, para la detección de señales de conmutación se configuran más de 60 limitadores y más de 10 relés de presión. Detecta principalmente el estado límite izquierdo/derecho de la rotación de la máquina de ensamblaje, el estado límite izquierdo/derecho del tambor de cable de la máquina de ensamblaje, el estado de expansión/contracción de la máquina de tornillo, el estado de apertura/cierre de la puerta de la máquina de tornillo , válvula de aire, válvula de lodo y válvula de lechada, el estado abierto/cerrado de la válvula de sellado de la cola del escudo, el nivel de grasa de lubricación centralizada, el nivel de aceite de la grasa de la cola del escudo, etc., así como la presión alta/baja de la válvula. Bomba y tubería de grasa de lubricación centralizada, presión de aceite del sello de cola del escudo, bloqueo de lubricación de aceite fino, etc.
2.4 Control y operación del escudo
2.4.1 Control del escudo
Los principales controles del escudo incluyen: control de equilibrio de presión de tierra, control de secuencia y control lógico , etc.
① El control del equilibrio de presión de la tierra es el control principal del escudo. Cuando se altera el suelo frontal y la presión del suelo en el contenedor de tierra cambia, se generará un valor de desviación entre este y el valor establecido. el control automático de la máquina de tornillo La velocidad de rotación ajusta la salida del suelo para reducir la desviación y lograr un equilibrio dinámico de la presión del suelo en el contenedor de suelo en el valor establecido.
② El control secuencial está en el estado de propulsión, combinado con sincronización, lógica y otras condiciones de control, de modo que el equipo de propulsión avanza en la secuencia de trabajo normal: operación de la bomba de enfriamiento → operación de la bomba de lubricación → rotación del cabezal de corte → apertura de la compuerta de tornillo → La cinta transportadora gira → la máquina de tornillo gira → el gato se mueve. No hacerlo en secuencia impedirá que el protector funcione correctamente.
③ El control lógico es el control que establece el escudo para cada dispositivo de acuerdo con una relación lógica específica, por ejemplo, durante el avance, si el par del cabezal de corte se sobrecarga o la máquina de tornillo se invierte, o la velocidad de avance es demasiado. rápido o el suelo Cuando la presión excede el límite superior, la acción de extensión del gato de empuje se detendrá de acuerdo con las condiciones lógicas.
Otro ejemplo es que la bisagra debe controlarse hacia arriba, abajo, rotación hacia la izquierda y hacia la derecha, extensión completa, retracción completa, etc. cuando la bomba de la bisagra está funcionando normalmente, el cabezal de corte gira normalmente y el ángulo de la bisagra está dentro del rango normal. no existe una determinada condición, el control se realiza inmediatamente. Control de articulación final.
Las condiciones de enclavamiento son indispensables para el control del escudo. Todos los equipos en el escudo involucran condiciones de enclavamiento. Por ejemplo, cuando se invierte la fuente de alimentación o falla la comunicación del PLC, todos los equipos no pueden funcionar. Las acciones de algunos equipos están entrelazadas, por ejemplo, cuando se abre y cierra la puerta frontal, no se puede realizar la expansión y contracción de la máquina de tornillo y el control de la puerta de excavación de la máquina de tornillo o la rotación de la máquina de ensamblaje, y el tornillo de banco. viceversa. Estas condiciones de enclavamiento no se pueden liberar bajo ninguna circunstancia, y algunos equipos se pueden controlar de forma independiente liberando el enclavamiento en circunstancias anormales. Por ejemplo, al liberar el método de enclavamiento del cabezal de corte para detener el cabezal de corte, puede controlarlo de forma independiente. transportador o transportador de tornillo.
2.4.2 Operación del escudo
Puede operar la operación y parada del cabezal de corte, máquina de tornillo y cinta transportadora a través de botones y perillas en la consola de operación, seleccionar la velocidad del cabezal de corte y avance La selección y expansión del gato y la apertura y cierre de la puerta de la máquina de tornillo, etc. Una gran cantidad de otras operaciones se realizan en la pantalla táctil.
En la consola hay 2 pantallas táctiles dispuestas una encima de la otra. Dispone de: “visualización de funcionamiento”, “visualización de detección”, “arranque de bomba”, “propulsión”, “funcionamiento auxiliar”, “otros ajustes”, “visualización de anormalidades” y otras pantallas. Normalmente, la pantalla táctil superior solo puede operar algunas pantallas de visualización y la pantalla táctil inferior solo puede operar algunas pantallas de operación. Cuando falla una pantalla táctil, la pantalla de la defectuosa se puede cambiar a la normal y se pueden operar todas las pantallas.
① Pantalla "Visualización de operación": muestra principalmente el estado de cada equipo, como el estado de operación de los motores del cabezal de corte, bombas propulsoras, transportadores de tornillo, cintas transportadoras, bombas de engrase de cola de escudo, bombas de traslación ensambladas, etc. .; El estado de apertura/cierre del portón, portón frontal y portón peatonal, la expansión/retracción del martinete, confirmación de las condiciones de propulsión, estado anormal, etc.
② Pantalla "Visualización de detección": muestra principalmente datos del equipo y de la construcción, como la temperatura de sellado del cabezal de corte, el ángulo de actitud del escudo, el ángulo de la bisagra, la carrera de propulsión, la posición del centro de empuje, el empuje de cuatro zonas, la presión del suelo, la parte trasera. Apertura de la compuerta, velocidad y par del cabezal de corte, velocidad y empuje de propulsión, velocidad de la máquina de tornillo y presión de aceite, acumulación de rotación del cabezal de corte, etc.
③ Pantalla "Arranque de bomba": opera principalmente el arranque y parada de la propulsión, la máquina de tornillo, el ensamblaje y otras bombas y muestra el estado de funcionamiento.
④ Pantalla "Propulsión": opera principalmente la selección del gato de propulsión, aumento/disminución de la presión del aceite de cuatro zonas, configuración de sincronización del gato, cambio de velocidad de propulsión, etc. Muestra la posición del centro de empuje, cuatro zonas. El empuje, el empuje total, la carrera del gato, la velocidad de propulsión, etc. también tienen instrucciones de guía de operación.
⑤ Pantalla "Operación auxiliar": opera principalmente el equipo del sistema de bisagra y el sistema de engrase de la cola del escudo, y muestra el estado operativo de estos equipos.
⑥ Pantalla "Otras configuraciones": Consta de múltiples subpantallas, que pueden configurar los parámetros del sistema y la presión del suelo. Hay dos pantallas táctiles en la sala de control, una opera el equipo de adición de lodo y la otra opera el equipo de inyección.
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