[发明专利]泥水盾构接力泵的控制装置及方法

说明书

本发明一种泥水盾构接力泵的控制装置及方法，远程操作站中通过由PLC控制器及HMI人机界面和光纤环网组成的控制光纤环网连接所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇，形成PLC+HMI+单模光纤的控制系统，用于实现集中控制，远程数据采集、监控、远程控制所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇。本发明通过可编程控制器、人机界面及变频驱动等技术的应用，实现异地远程控制冷却水外循环、一键操作、异地监控等功能。利用PLC+HMI组成的冷却水外循环控制系统达到满足工程工艺控制的所有要求，通过HMI人机界面实现人机对话、指令的输入、参数的设定；利用PLC能够全过程对控制终端进行24小时全天候自动控制。

技术领域

本发明涉及一种接力泵的自动控制装置及方法，尤其涉及一种用于泥水平衡盾构机外循环冷却系统接力泵的自动控制装置及方法。

背景技术

接力泵是泥水平衡盾构机外循环冷却系统中必备的设备。在长距离掘进施工中，接力泵负责把循环池中的冷水输送至泥水平衡盾构机内循环散热冷却系统中，对泥水平衡盾构机各种设备循环降温的功能，并把升温后的水输送至循环池中，完成一圈封闭式循环冷却工作。

以往施工中，接力泵是随着泥水平衡盾构机掘进距离增加，不断增加接力泵的数量，将循环池中的水泵送至隧道掘进机冷却系统中，对盾构机相关设备进行冷却降温。其中增加的接力泵需要操作人员主观根据水流的流速和距离的长短手动控制接力泵的启闭。可能会因为操作的不及时，对设备和接力泵本身造成一定程度的损坏。

发明内容

本发明是要提出一种泥水盾构接力泵的控制装置及方法，用于泥水平衡盾构机外循环冷却系统接力泵的自动控制，同时通过PLC和HMI可以改变泵的相关参数设置适用于市面上绝大多数接力泵的自动控制，有效地避免对设备和泵体造成损坏。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种泥水盾构接力泵的控制装置，包括PLC控制器、人机界面、变频驱动器，接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇、远程操作站，所述远程操作站中通过由PLC控制器及HMI人机界面和光纤环网组成的控制光纤环网连接所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇，形成PLC+HMI+单模光纤的控制系统，用于实现集中控制，远程数据采集、监控、远程控制所有的接力泵站、循环池水泵、冷却塔风扇。

进一步，所述PLC+HMI+单模光纤的控制模式还设有8台PLC子站，负责控制8台接力泵站的启动、停止、调速、数据采集、自动控制，以及设有循环池PLC子站，负责两台循环泵、冷却塔风扇的启停控制及数据采集。

进一步，每台PLC子站作为IO控制器，控制一台INV变频器。

进一步，所述PLC+HMI+单模光纤的控制系统通过变频驱动器连接接力泵站，实现接力泵组流量无级调速，低速启动，减小电流扰动。

进一步，所述PLC+HMI+单模光纤的控制系统通过HMI人机界面实现人机对话、指令的输入、参数的设定，利用PLC控制器全过程对控制终端进行24小时全天候自动控制。

进一步，所述光纤环网的网络采用西门子Profinet网络协议。

进一步，所述接力泵站的泵吸口位置增设有压力和流量传感器，在压力传感器和流量传感器同时检测到信号后，由传输线将信号反馈至泵PLC子站，启动接力泵；在压力传感器和流量传感器未检测信号后，接力泵无法启动，避免接力泵的空载运行，对泵和设备造成损坏。

一种采用泥水盾构接力泵的控制装置的控制方法，包括以下操作模式：

1)本地操作模式

一台就地PLC子站负责1台接力泵站的就地控制、操作、调试、数据采集，共有8台就地PLC子站，通过Profinet网络协议实现与远程操作站的相互通讯、指令数据传输，在网络出现故障、调试、检修模式下在就地PLC子站进行设备的应急操作；

2)远程操作模式