曾翔 張永生

（中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016）

倍加福安全網(wǎng)關(guān)在雙護(hù)盾TBM急停系統(tǒng)中的運(yùn)用

曾翔 張永生

（中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016）

以某臺(tái)國(guó)產(chǎn)化雙護(hù)盾TBM為例，通過(guò)使用倍加福安全網(wǎng)關(guān)和G10模塊設(shè)計(jì)急停控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了連接線路，增加了急停系統(tǒng)的安全性，故障排查處理更加方便快捷。

TBM；急停系統(tǒng)；倍加福；PLC；G10

1 引言

該臺(tái)雙護(hù)盾TBM開(kāi)挖直徑5.48米，整機(jī)長(zhǎng)度415米，主機(jī)采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鉸接式撐靴結(jié)構(gòu)，主機(jī)更穩(wěn)定可靠、內(nèi)部空間更大，有針對(duì)性地進(jìn)行了硬巖環(huán)境下高效破巖刀盤(pán)設(shè)計(jì)、不良地質(zhì)條件的防卡功能設(shè)計(jì)、不良地質(zhì)條件下的應(yīng)急處理能力設(shè)計(jì)、物料快速輸送能力設(shè)計(jì)等，整機(jī)適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠根據(jù)地質(zhì)情況、施工進(jìn)度靈活選用不同的掘進(jìn)模式，實(shí)現(xiàn)TBM不間斷連續(xù)掘進(jìn)。設(shè)備運(yùn)用于甘肅省水源地建設(shè)工程某項(xiàng)目部，該設(shè)備多項(xiàng)技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，標(biāo)志著我國(guó)TBM研制正在實(shí)現(xiàn)中國(guó)“智”造。TBM的急?？刂票椴颊_(tái)設(shè)備，整機(jī)線路冗長(zhǎng)，所以急停系統(tǒng)是整機(jī)控制方案中重要的一環(huán)。

2 工作原理和整機(jī)結(jié)構(gòu)

急停系統(tǒng)是在現(xiàn)場(chǎng)拖車上設(shè)置的控制按鈕，當(dāng)設(shè)備和人身出現(xiàn)重大事故時(shí)，緊急中斷設(shè)備的運(yùn)行，保證人身和設(shè)備的安全，當(dāng)急停動(dòng)作后，現(xiàn)場(chǎng)急停按鈕恢復(fù)后，但系統(tǒng)不能立即投入使用，需系統(tǒng)完全確認(rèn)后給出一個(gè)Reset信號(hào)才能運(yùn)行，急停系統(tǒng)是控制系統(tǒng)中很重要的一部分，該設(shè)備整機(jī)長(zhǎng)度約415米，包括長(zhǎng)度為11.6米的主機(jī)、2節(jié)設(shè)備連接橋、22節(jié)后配套臺(tái)車、10節(jié)會(huì)車平臺(tái)、9節(jié)連續(xù)皮帶機(jī)安裝臺(tái)車，在每隔一段距離得安裝一個(gè)急停按鈕以備緊急情況拍下急停斷電，并與PLC 聯(lián)鎖，安全繼電器的輔助觸點(diǎn)聯(lián)鎖動(dòng)力電總開(kāi)關(guān)的失壓脫扣線圈，實(shí)現(xiàn)緊急情況下即刻斷電的需求，該雙護(hù)盾TBM整機(jī)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此對(duì)急停系統(tǒng)智能化要求更高，

3 原急停系統(tǒng)方案的組成

以往設(shè)備是把各個(gè)急停串聯(lián)到一起共用一個(gè)安全繼電器，緊急情況下急停動(dòng)作的時(shí)候，根本不知道是哪個(gè)急停動(dòng)作了，需要工人一個(gè)一個(gè)急停開(kāi)關(guān)檢查確認(rèn)動(dòng)作的急停，但是如果給每一個(gè)急停開(kāi)關(guān)都配一個(gè)安全繼電器的話整個(gè)急停系統(tǒng)的成本直線上升，而且線路特別繁瑣，安裝和排查都極不方便。

4 新急停方案的組成結(jié)構(gòu)

倍加福安全網(wǎng)關(guān)作為一個(gè)DP站點(diǎn)與TBM主PLC通訊，成為PLC的一個(gè)IO分站，PLC組態(tài)時(shí)設(shè)定好數(shù)字量輸入點(diǎn)，給每一個(gè)G10模塊設(shè)定一個(gè)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)PLC 數(shù)字量輸入點(diǎn)，將每個(gè)急停按鈕的輸入觸點(diǎn)連接到G10模塊，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)急停按鈕對(duì)應(yīng)PLC一個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，該安全網(wǎng)關(guān)帶有雙安全網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)1負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)安裝位置前部至主機(jī)的急停，網(wǎng)絡(luò)2負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)安裝位置后面至拖車尾部的急停。

圖1 倍加福網(wǎng)關(guān)與G10模塊連接示意圖

G10是世界上最小的IP68/69K AS-interface模塊，一體式的外殼可以通過(guò)單個(gè)的不銹鋼螺絲就可以快速而安全的使用。將每個(gè)急停開(kāi)關(guān)輕松轉(zhuǎn)為AS - Interface傳感器。獨(dú)特旋轉(zhuǎn)機(jī)制與單片外殼確保安裝和與扁平電纜的接觸方便、安全排除上位機(jī)程序的問(wèn)題。每個(gè)G10急停模塊需提前分配好地址，地址可以從前到后依次設(shè)置為1、2、3……31。

在PLC 硬件組態(tài)中給安全網(wǎng)關(guān)分配好IO地址如下圖2，其中C1為網(wǎng)絡(luò)1的IO地址，C2為網(wǎng)絡(luò)2的IO地址。

圖2 安全網(wǎng)關(guān)在PLC硬件組態(tài)中的編址

ASiMon 3 G2是倍加福網(wǎng)關(guān)的編程軟件，每一個(gè)G10模塊對(duì)應(yīng)的地址和IO點(diǎn)位都需要在編程的時(shí)候進(jìn)行綁定和編譯，將倍加福安全網(wǎng)關(guān)和G10模塊正確接線后通電，給倍加福安全網(wǎng)關(guān)設(shè)置一個(gè)固定IP地址，然后將編程電腦的IP設(shè)置到同一段位，使用以太網(wǎng)進(jìn)行編程軟件下載，軟件編程簡(jiǎn)圖如下：

圖3 ASiMon 3 G2軟件編程

電氣圖紙中急停按鈕的兩個(gè)觸點(diǎn)分別接入了G10的兩個(gè)通道，通道1對(duì)應(yīng)兩個(gè)I地址，本例中網(wǎng)絡(luò)1中地址為1的G10模塊，通道1對(duì)應(yīng)地址為I 160.0和I160.1 這兩個(gè)地址是同時(shí)動(dòng)作的。通道2對(duì)應(yīng)地址為I160.2和I160.3 編程時(shí)可取與的關(guān)系。每一個(gè)急停開(kāi)關(guān)都有一個(gè)獨(dú)立并唯一的地址，如果程序中對(duì)應(yīng)的急停開(kāi)關(guān)動(dòng)作，很快就能確定急停的位置，便于查找故障和設(shè)備異常，尤其是對(duì)于像TBM這樣一個(gè)比較龐大的系統(tǒng)，處理起來(lái)可以節(jié)約很多時(shí)間，迅速恢復(fù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

采用倍加福安全網(wǎng)關(guān)和G10模塊實(shí)現(xiàn)的急停系統(tǒng)在TBM上安裝使用，實(shí)踐中得到了很好的運(yùn)用，整個(gè)線路連接比較簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)的安全性增加，故障排查處理更加方便快捷，

［1］ 賀智修.自動(dòng)控制實(shí)用教程［M］.

［2］ 李道霖.電氣控制與PLC原理及運(yùn)用（西門(mén)子系列）［J］.

TM734

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1003-5168（2015）11-004-01

曾翔（1988-），男，大學(xué)本科，研究方向：工程裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)。