顶管距离长,因而控制距离相应较长,控制设备多,数据量大,不适宜采用集中控制方式,应当采用分散控制方式。分散式控制系统最大的优点是所有的数据传输只需通过一根通信线(双绞线)就可完成。另外,根据分散式系统的类型,控制距离可以达到几公里,甚至更长。其缺点是设备多,不易维护。其系统结构模型如计算机控制系统结构示意图所示。
计算机控制系统结构示意图
图中,计算机作为人机界面,是显示和操作的平台。主站是主控制器,协调控制各从站工作。从站根据主站的指令,分别就近控制中继环及调整中继环、管道泵等工作。CC-Link专用电缆作为通信介质,连接主站和各从站。中继器用于延长通信距离。从站O提供16路A/D输入,可以连接16只传感器,其他从站提供8路A/D输入,可以连接8只传感器。后座千斤顶由主站直接控制,主站还提供高压泵和注浆泵的控制信号。
(2)硬件配置
1)PLC主站
可至少连接22个从站,以满足控制22个中继环的要求。
提供3路开关量输入,分别是后座工作信号,变频泵运行信号。
提供8路开关量输出,分别控制后座千斤顶(2路),变频泵(2路),地面注浆泵(4路)。
提供2路模拟量输人,分别是后座油泵压力,后座顶进距离。
提供2路模拟量输出,分别控制供水变颜泵,后座油泵车油泵。
2)PLC从站0
具有从站的通信功能。
能够独立运行,控制工具头动作。
能够提供开关量输入/输出各64路,根据需要还可以增加点数。
能够提供16路模拟量输入,采集工具头传感器数据,并传送到主站。
3)PLC从站(1-15)
具有从站的通信功能。
能够提供5路开关量输出,分别是排泥泵工作信号、注浆工作信号(4路〉。
能够提供6路开关量输入,分别控制中继环油泵、排泥泵、注浆(4路)。
能够提供8路模拟量输入,分别是中继环位移、油泵车油压、排泥管路压力、注浆压力(4路)。
当通信距离达到1000m以上时,在就近从站安装一中继器,以提高通信中继能力,使通信距离得到延长。
(3)软件
1)主站程序
主站程序是系统程序的核心。主站程序的基木功能是负责从从站中获取数据并传递给计算机;从计算机接收指令并按照控制要求控制各从站工作。主站程序主要由以下几个模块组成。
①数据处理模块
负责数据的传送、转换、计算。
②中继环手动控制模块根据控制要求和操作指令控制中继环及调整中继环工作。
③中继环及调整中继环自动控制模块
中继环及调整中继环自动控制模块的功能是根据控制要求自动控制中继环工作。采用M顶N(M,N>0;M>N)控制模式。这个模式的优点是可以实现任意环组合的控制,避免了倒退现象的发生,实用可靠,能满足对顶管控制的实际要求,提高了自动控制的适用范围和性能。
④故障监测模块
故障监测模块的功能是实时监测主站与从站的通信状态和设备状态,一旦监测到发生了通信故障和设备故障,立刻进行相应的故障处理并设置故障标志,然后将故障信号传送给计算机,由计算机进行报警。
2)从站程序
从站程序的基本功能是采集传感器数据并传送到主站;接收主站的指令并根据指令的类别分别控制中继环、调整中继环、排泥泵、引风扇、注浆孔工作。从站程序主要由以下模块组成。
数据采集模块
采集传感器数据
设备控制模块
根据指令的类别分别控制、调整中继环、排泥泵、注浆孔。
故障处理模块