随着城市化进程的加快,土地资源的日益稀缺,使得城市地下空间开发利用成为必然趋势。盾构机作为地下空间开发的专用工程机械具有广阔的市场前景。土压平衡(EPB)盾构机是当今世界上技术最成熟的盾构机之一,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。刀盘系统是盾构机的心脏,其承担着驱动刀盘旋转、切削开挖面、土体搅拌和密封舱内土体的任务,是进行掘进作业的主要工作装置[3]。基于CC-LINK的盾构机刀盘驱动监控系统采用无传感器矢量控制策略对刀盘驱动电机的同步性进行精确控制,同时将现场设备的运行状态、报警等信息实时的反馈到人机界面。该系统对提高盾构机运行的可靠性、安全性,减轻调度员的负担,实现盾构施工自动化与现代化具有极其重要的作用。刀盘驱动监控系统的设计建立在施工工艺和机械结构基础之上,面对复杂的施工地质,刀盘驱动系统必须具备高可靠性、易操作性等特点。针对盾构刀盘驱动的特点要求,本监控系统的主要研究内容有以下几个方面:(1)电气元器件的选型,如变频器、断路器、交流电抗器、噪声滤波器、电流互感器等。根据异步电机控制方式对变频器进行合理的选择,在变频器确定后对变频器的外围部件进行选择,从而保证整个电机系统的供电良好。变压器、PLC、触摸屏等的选择也进行了详细分析。(2)CC-LIK控制系统通讯网络的构建。在CC-LINK通讯协议入手,通过对通讯原理、通讯结构及Q系列PLC的理解之上进行控制系统通讯网络的构建,着重介绍了网络的构建原则和网络结构构建及网络参数的设置等。进行了控制站PLC与工作站PLC、工作站PLC与变频器及控制站PLC与GP触摸屏之间的通讯参数设置和地址分配。(3)变频器参数调节及控制策略设计以便实现10台异步电机的同步控制。针对刀驱动的特点进行了控制策略剖析、控制流程编制及根据无传感矢量控制的思想结合变频器控制模式进行控制程序的编写与编译。通过GX Developer主要进行通讯程序和变频器启动程序的编写。(4)系统HMI设计及系统仿真。HMI的设计融入工业设计的元素,应用GP触摸屏通过软件GP-PRO/PBⅢ的编译功能实现刀盘转速、刀盘扭矩、刀盘的实时方位等实时显示。在硬件系统框架搭建的完之后,进行整套系统的调试,包括变频器参数设置、网络通讯检测等。