一種基于控制器的盾構分布式plc控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統，包括通過工業以太網與PLC分別連接的上位機和遠程監控器，所述的PLC通過ProfibusDP總線分別連接分布式I/0、變頻器、智能儀表和DP/CAN網關，DP/CAN網關通過CAN總線連接控制器。控制系統的PLC通過以太網接口用于連接盾構上位機和地面監控的工業電腦，實現人機交互和遠程監控；ProfibusDP總線將PLC和各IO站、變頻器和智能儀表連接起來組成控制網絡，通過DP/CAN網關將CAN總線通訊的控制器與PLC的DP網絡連接，從而實現主PLC與控制器的通訊，將控制器引入盾構的分布式控制網絡，不僅系統控制更加便捷，可靠，各方面因素都使成本有所節省。
【專利說明】—種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及ー種盾構控制系統，具體為ー種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，尤其是信息化、自動化的廣泛應用，更加助推了社會的發展步伐；在基礎建設領域，由于施工環境比較復雜，信息化、自動化普及相對滯后。
[0003]提到基礎建設設備，不得不提到盾構，尤其是在隧道施工領域，盾構機起到了至關重要的作用。作為隧道建設中自動化程度較高的盾構機，其PLC控制系統再由集中控制模式逐步改進為分布式控制網絡，但是，常規PLC的IO模塊通道數量是既定的，通常至少是8個通道，并且模塊硬件就決定了所有通道為單ー的IO類型。對于ー個小的功能系統或IO站時常僅使用若干個Al、AO、D1、DO以及脈沖計數等專用通道，通常為了少量某一類型的幾個通道，不得不増加這ー類型的模塊，從而造成大量通道空余浪費，同時也受到了本就施工空間較小的環境限制；盾構中通常采用電磁感應開關來檢測轉速，而高頻脈沖檢測需要配置專用的轉速監控器，増加了施工的成本。
[0004]因此，提供一種能夠降低控制成本，壓縮設備占用空間，同時提高控制系統靈活性、安全性、穩定性的新型控制系統，已經是ー個值得研究的問題。
【發明內容】
[0005]為了客服上述現有技術中的不足，本實用新型提供了一種系統結構簡単，將盾構的PLC控制系統在集中控制模式改進為分布式控制網絡的基礎之上，將控制器作為分布式控制從站應用于盾構機的PLC控制系統,建立基于控制器的盾構分布式PLC控制系統。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0007]—種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統,包括通過エ業以太網3與PLC 4分別連接的上位機I和遠程監控器2，其特征在于:所述的PLC 4通過ProfibusDP總線7分別連接分布式I/O 9、變頻器10、智能儀表和DP/CAN網關6，DP/CAN網關6通過CAN總線5連接控制器8 ；
[0008]所述的上位機I設置有多臺并聯，同時與遠程監控器2并聯；
[0009]所述的PLC 4 采用 S7-400 PLC ；
[0010]所述的分布式I/O 9設置有多個并聯的同時與變頻器10并聯；
[0011]所述的CAN總線5連接有多個并聯的控制器8。
[0012]積極有益效果:1、可節省大量IO點:控制器具有IO通道可配置的優點，每個IO點的通道類型可以通過軟件進行定義，從而使小型站點的通道利用率大大提升；2、PWM通道:控制器具有8個可配置的PWM通道，不但可以定義其輸出頻率，而且可以即時檢測各個通道的輸出電流，對外接比例閥的回路具有檢測與保護功能。采用控制器的PWM通道驅動比例電磁閥，不僅配置靈活方便，而且因不需要配置放大板或放大器，可以節省一定的硬件成本；3、專用通道:控制器具有PI檢測通道，可以直接檢測高頻脈沖的頻率，不但檢測更加準確，而且節省了檢測成本，此外，模擬量檢測通道不但可以檢測電流、電壓，還可以檢測電阻信號，從而避免了配置專用IO模塊的問題；4、増加系統的獨立性:為某一功能系統配置專用的控制器，不但節省了 PLC的控制資源，而且在通訊出現故障時，本系統的各項功能仍可以正常運行，從而提高了設備的安全性和可靠性，同吋，也方便了此功能系統在盾構上的位置的改變；5、控制器具有IP67的防護等級，并且外殼就是散熱器，從而能夠適應長時間エ作在盾構這類潮濕、高溫、振動等惡劣環境下，系統將更加穩定和可靠；6、小體積:控制器能夠以很小的體積集成數十甚至上百個IO控制點，從而可以節省一定的空間，而這一點在盾體等空間極其緊張的位置是非常重要的；7、系統安全保護性更高:控制器在過載、短路、信號錯誤等方面都具有保護功能，從而可以避免各類原因導致通道損壞的情況發生；將控制器引入盾構的分布式控制網絡，不僅系統控制更加便捷，可靠，各方面因素都使成本有所節省，同時將CAN總線引入盾構PLC控制網絡，從而為盾構采用儀表、傳感器等CAN通訊設備創造了有利條件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的系統框圖；
[0014]圖中為:上位機1、遠程監控器2、エ業以太網3、PLC4、CAN總線5、DP/CAN網關6、ProfibusDP總線7、控制器8、分布式1/09、變頻器10。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖，對本實用新型做進ー步的說明:
[0016]如圖1所示，一種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統，包括通過エ業以太網3與PLC4分別連接的上位機I和遠程監控器2，所述的PLC4通過ProfibusDP總線7分別連接分布式1/09、變頻器10、智能儀表和DP/CAN網關6，DP/CAN網關6通過CAN總線5連接控制器8 ；
[0017]所述的上位機I設置有多臺并聯，同時與遠程監控器2并聯；
[0018]所述的PLC4 采用 S7-400PLC ；
[0019]所述的分布式1/09設置有多個并聯的同時與變頻器10并聯；
[0020]所述的CAN總線5連接有多個并聯的控制器8。
[0021]控制系統的PLC4采用兩種通訊接ロ，以太網接ロ用于連接盾構上位機和地面監控的エ業電腦，實現人機交互和遠程監控。Profibus DP總線將PLC和各IO站、變頻器和智能儀表連接起來組成控制網絡。在此基礎上，通過DP/CAN網關將CAN總線通訊的控制器與PLC的DP網絡連接，從而實現主PLC與控制器的通訊。
[0022]將控制器應用于盾構的PLC控制網絡，可以解決以下問題:
[0023]1、可節省大量IO點:常規PLC的IO模塊通道數量是既定的，通常至少是8個通道，并且模塊硬件就決定了所有通道為單ー的IO類型。對于ー個小的功能系統或IO站時常僅使用若干個Al、AO、D1、DO以及脈沖計數等專用通道，通常為了少量某一類型的幾個通道，不得不増加這ー類型的模塊，從而造成大量通道空余浪費。而廣泛應用于工程機械的控制器具有IO通道可配置的優點，每個IO點的通道類型可以通過軟件進行定義，從而使小型站點的通道利用率大大提升。
[0024]2、PWM通道:控制器具有8個可配置的PWM通道，不但可以定義其輸出頻率，而且可以即時檢測各個通道的輸出電流，對外接比例閥的回路具有檢測與保護功能。采用控制器的PWM通道驅動比例電磁閥，不僅配置靈活方便，而且因不需要配置放大板或放大器，可以節省一定的硬件成本。
[0025]3、專用通道:盾構中通常采用電磁感應開關來檢測轉速，而高頻脈沖檢測需要配置專用的轉速監控器。控制器具有PI檢測通道，可以直接檢測高頻脈沖的頻率，不但檢測更加準確，而且節省了檢測成本。此外，模擬量檢測通道不但可以檢測電流、電壓，還可以檢測電阻信號，從而避免了配置專用IO模塊的問題。
[0026]4、増加系統的獨立性:為某一功能系統配置專用的控制器，不但節省了 PLC的控制資源，而且在通訊出現故障時，本系統的各項功能仍可以正常運行，從而提高了設備的安全性和可靠性。同吋，也方便了此功能系統在盾構上的位置的改變。
[0027]5、控制器具有IP67的防護等級，并且外殼就是散熱器，從而能夠適應長時間工作在盾構這類潮濕、高溫、振動等惡劣環境下，系統將更加穩定和可靠。
[0028]6、小體積:控制器能夠以很小的體積集成數十甚至上百個IO控制點，從而可以節省一定的空間，而這一點在盾體等空間極其緊張的位置是非常重要的。
[0029]7、系統安全保護性更高:控制器在過載、短路、信號錯誤等方面都具有保護功能，從而可以避免各類原因導致通道損壞的情況發生。
[0030]將控制器引入盾構的分布式控制網絡，不僅系統控制更加便捷，可靠，各方面因素都使成本有所節省。同時將CAN總線引入盾構PLC控制網絡，從而為盾構采用儀表、傳感器等CAN通訊設備創造了有利條件。
[0031]以上實施例僅用于說明本實用新型的優選實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在所述領域普通技術人員所具備的知識范圍內，本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替代和改進等，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統，包括通過エ業以太網(3)與PLC (4)分別連接的上位機(I)和遠程監控器(2)，其特征在于:所述的PLC (4)通過ProfibusDP總線(7)分別連接分布式I/O (9)、變頻器(10)、智能儀表和DP/CAN網關(6)，DP/CAN網關(6)通過CAN總線(5)連接控制器(8)。
2.根據權利要求1所述的ー種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統,其特征在于:所述的上位機(I)設置有多臺并聯，同時與遠程監控器(2 )并聯。
3.根據權利要求1所述的ー種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統,其特征在于:所述的 PLC (4)采用 S7-400PLC。
4.根據權利要求1所述的ー種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統,其特征在于:所述的分布式I/O (9)設置有多個并聯的同時與變頻器(10)并聯。
5.根據權利要求1所述的ー種基于控制器的盾構分布式PLC控制系統,其特征在于:所述的CAN總線(5)連接有多個并聯的控制器(8)。
【文檔編號】E21D9/093GK203430525SQ201320505477
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】孫志洪, 孫偉, 林福龍, 卜壯志, 張永生 申請人:中鐵隧道裝備制造有限公司