一种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统，包括通过工业以太网与PLC分别连接的上位机和远程监控器，所述的PLC通过ProfibusDP总线分别连接分布式I/0、变频器、智能仪表和DP/CAN网关，DP/CAN网关通过CAN总线连接控制器。控制系统的PLC通过以太网接口用于连接盾构上位机和地面监控的工业电脑，实现人机交互和远程监控；ProfibusDP总线将PLC和各IO站、变频器和智能仪表连接起来组成控制网络，通过DP/CAN网关将CAN总线通讯的控制器与PLC的DP网络连接，从而实现主PLC与控制器的通讯，将控制器引入盾构的分布式控制网络，不仅系统控制更加便捷，可靠，各方面因素都使成本有所节省。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统
本技术涉及ー种盾构控制系统，具体为ー种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统。
技术介绍
随着社会的发展，尤其是信息化、自动化的广泛应用，更加助推了社会的发展步伐；在基础建设领域，由于施工环境比较复杂，信息化、自动化普及相对滞后。提到基础建设设备，不得不提到盾构，尤其是在隧道施工领域，盾构机起到了至关重要的作用。作为隧道建设中自动化程度较高的盾构机，其PLC控制系统再由集中控制模式逐步改进为分布式控制网络，但是，常规PLC的IO模块通道数量是既定的，通常至少是8个通道，并且模块硬件就决定了所有通道为单ー的IO类型。对于ー个小的功能系统或IO站时常仅使用若干个Al、AO、D1、DO以及脉冲计数等专用通道，通常为了少量某一类型的几个通道，不得不増加这ー类型的模块，从而造成大量通道空余浪费，同时也受到了本就施工空间较小的环境限制；盾构中通常采用电磁感应开关来检测转速，而高频脉冲检测需要配置专用的转速监控器，増加了施工的成本。因此，提供一种能够降低控制成本，压缩设备占用空间，同时提高控制系统灵活性、安全性、稳定性的新型控制系统，已经是ー个值得研究的问题。
技术实现思路
为了客服上述现有技术中的不足，本技术提供了一种系统结构简単，将盾构的PLC控制系统在集中控制模式改进为分布式控制网络的基础之上，将控制器作为分布式控制从站应用于盾构机的PLC控制系统,建立基于控制器的盾构分布式PLC控制系统。本技术的目的是这样实现的:—种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统,包括通过エ业以太网3与PLC 4分别连接的上位机I和远程监控器2，其特征在于:所述的PLC 4通过ProfibusDP总线7分别连接分布式I/O 9、变频器10、智能仪表和DP/CAN网关6，DP/CAN网关6通过CAN总线5连接控制器8 ；所述的上位机I设置有多台并联，同时与远程监控器2并联；所述的PLC 4 采用 S7-400 PLC ；所述的分布式I/O 9设置有多个并联的同时与变频器10并联；所述的CAN总线5连接有多个并联的控制器8。积极有益效果:1、可节省大量IO点:控制器具有IO通道可配置的优点，每个IO点的通道类型可以通过软件进行定义，从而使小型站点的通道利用率大大提升；2、PWM通道:控制器具有8个可配置的PWM通道，不但可以定义其输出频率，而且可以即时检测各个通道的输出电流，对外接比例阀的回路具有检测与保护功能。采用控制器的PWM通道驱动比例电磁阀，不仅配置灵活方便，而且因不需要配置放大板或放大器，可以节省一定的硬件成本；3、专用通道:控制器具有PI检测通道，可以直接检测高频脉冲的频率，不但检测更加准确，而且节省了检测成本，此外，模拟量检测通道不但可以检测电流、电压，还可以检测电阻信号，从而避免了配置专用IO模块的问题；4、増加系统的独立性:为某一功能系统配置专用的控制器，不但节省了 PLC的控制资源，而且在通讯出现故障时，本系统的各项功能仍可以正常运行，从而提高了设备的安全性和可靠性，同吋，也方便了此功能系统在盾构上的位置的改变；5、控制器具有IP67的防护等级，并且外壳就是散热器，从而能够适应长时间エ作在盾构这类潮湿、高温、振动等恶劣环境下，系统将更加稳定和可靠；6、小体积:控制器能够以很小的体积集成数十甚至上百个IO控制点，从而可以节省一定的空间，而这一点在盾体等空间极其紧张的位置是非常重要的；7、系统安全保护性更高:控制器在过载、短路、信号错误等方面都具有保护功能，从而可以避免各类原因导致通道损坏的情况发生；将控制器引入盾构的分布式控制网络，不仅系统控制更加便捷，可靠，各方面因素都使成本有所节省，同时将CAN总线引入盾构PLC控制网络，从而为盾构采用仪表、传感器等CAN通讯设备创造了有利条件。【附图说明】图1为本技术的系统框图；图中为:上位机1、远程监控器2、エ业以太网3、PLC4、CAN总线5、DP/CAN网关6、ProfibusDP总线7、控制器8、分布式1/09、变频器10。【具体实施方式】下面结合附图，对本技术做进ー步的说明:如图1所示，一种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统，包括通过エ业以太网3与PLC4分别连接的上位机I和远程监控器2，所述的PLC4通过ProfibusDP总线7分别连接分布式1/09、变频器10、智能仪表和DP/CAN网关6，DP/CAN网关6通过CAN总线5连接控制器8 ；所述的上位机I设置有多台并联，同时与远程监控器2并联；所述的PLC4 采用 S7-400PLC ；所述的分布式1/09设置有多个并联的同时与变频器10并联；所述的CAN总线5连接有多个并联的控制器8。控制系统的PLC4采用两种通讯接ロ，以太网接ロ用于连接盾构上位机和地面监控的エ业电脑，实现人机交互和远程监控。Profibus DP总线将PLC和各IO站、变频器和智能仪表连接起来组成控制网络。在此基础上，通过DP/CAN网关将CAN总线通讯的控制器与PLC的DP网络连接，从而实现主PLC与控制器的通讯。将控制器应用于盾构的PLC控制网络，可以解决以下问题:1、可节省大量IO点:常规PLC的IO模块通道数量是既定的，通常至少是8个通道，并且模块硬件就决定了所有通道为单ー的IO类型。对于ー个小的功能系统或IO站时常仅使用若干个Al、AO、D1、DO以及脉冲计数等专用通道，通常为了少量某一类型的几个通道，不得不増加这ー类型的模块，从而造成大量通道空余浪费。而广泛应用于工程机械的控制器具有IO通道可配置的优点，每个IO点的通道类型可以通过软件进行定义，从而使小型站点的通道利用率大大提升。2、PWM通道:控制器具有8个可配置的PWM通道，不但可以定义其输出频率，而且可以即时检测各个通道的输出电流，对外接比例阀的回路具有检测与保护功能。采用控制器的PWM通道驱动比例电磁阀，不仅配置灵活方便，而且因不需要配置放大板或放大器，可以节省一定的硬件成本。3、专用通道:盾构中通常采用电磁感应开关来检测转速，而高频脉冲检测需要配置专用的转速监控器。控制器具有PI检测通道，可以直接检测高频脉冲的频率，不但检测更加准确，而且节省了检测成本。此外，模拟量检测通道不但可以检测电流、电压，还可以检测电阻信号，从而避免了配置专用IO模块的问题。4、増加系统的独立性:为某一功能系统配置专用的控制器，不但节省了 PLC的控制资源，而且在通讯出现故障时，本系统的各项功能仍可以正常运行，从而提高了设备的安全性和可靠性。同吋，也方便了此功能系统在盾构上的位置的改变。5、控制器具有IP67的防护等级，并且外壳就是散热器，从而能够适应长时间工作在盾构这类潮湿、高温、振动等恶劣环境下，系统将更加稳定和可靠。6、小体积:控制器能够以很小的体积集成数十甚至上百个IO控制点，从而可以节省一定的空间，而这一点在盾体等空间极其紧张的位置是非常重要的。7、系统安全保护性更高:控制器在过载、短路、信号错误等方面都具有保护功能，从而可以避免各类原因导致通道损坏的情况发生。将控制器引入盾构的分布式控制网络，不仅系统控制更加便捷，可靠，各方面因素都使成本有所节省。同时将CAN总线引入盾构PLC控制网络，从而为盾构采用仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统，包括通过工业以太网（3）与PLC（4）分别连接的上位机（1）和远程监控器（2），其特征在于：所述的PLC（4）通过ProfibusDP总线（7）分别连接分布式I/0（9）、变频器（10）、智能仪表和DP/CAN网关（6），DP/CAN网关（6）通过CAN总线（5）连接控制器（8）。

【技术特征摘要】
1.一种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统，包括通过エ业以太网(3)与PLC (4)分别连接的上位机(I)和远程监控器(2)，其特征在于:所述的PLC (4)通过ProfibusDP总线(7)分别连接分布式I/O (9)、变频器(10)、智能仪表和DP/CAN网关(6)，DP/CAN网关(6)通过CAN总线(5)连接控制器(8)。2.根据权利要求1所述的ー种基于控制器的盾构分布式PLC控制系统,其特征在于:所述的上位机(I)设置有多...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志洪，孙伟，林福龙，卜壮志，张永生，
申请(专利权)人：中铁隧道装备制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：