大型机电设备电气控制系统

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1、大型机电设备电气控制系统Date:Page:1第一章概述Date:Page:2大型的施工机械设备的电气控制系统是整个设备的控制核心，作用非常关键，其电气控制系统也随着技术水平的不断进步而不断改进，当前，诸如TBM、盾构这样的典型大型机电设备的电气控制系统均采用最先进、可靠的技术与设备以保证性能的充分发挥。Date:Page:31.1大型机电设备电气控制系统的基本要求与特点系统可靠性与先进性•电气控制系统是整个盾构系统的控制与操作核心，盾构工作环境恶劣、条件复杂、维护维修条件及保障能力差，所以作为整个设备核心的电气控制系统的可靠性对于保证盾构稳定高效可靠地工作是至关重要的

2、。•因此，盾构电气控制系统设计的第一原则便是在保证盾构系统整体可靠性与性价比的前提下，采用当代最先进的自动控制与计算机控制技术。计算机数据采集系统在PLC控制系统的基础上可以同时实现施工数据的采集、显示、汇总、统计甚至分析，为施工管理人员科学管理、科学施工创造很好的条件。Date:Page:41.2机械设备电气控制系统基本形式继电—接触器控制系统•继电—接触器控制系统以硬接线的方式保证顺序动作的实现，直观、形象，结构简单、价格便宜。广泛应用于各种机械设备。•但也存在很多缺点：–通用性和灵活性差、修改、调试不便；–不能实现机械设备模拟量参数的测试与自动控制；–经常产生电

3、弧，容易烧损触点，从而造成开关动作不可靠、维修不便。•可靠性较低•虽然继电—接触器控制系统存在上述不足，但是仍能满足很多中小型机械设备的自动控制要求，仍是最基本的电气控制系统之一，同时也是盾构等大型机械设备电气控制系统设计的基础Date:Page:51.2机械设备电气控制系统基本形式无触点逻辑控制•无触点逻辑控制系统与继电逻辑控制系统本质上是相同的，只是使用三极管、可控硅、数字集成电路等半导体元件替代继电器、接触器等有触点控制与执行电器。•因此，与继电—接触器控制系统相比较，具有体积小、可靠性好、反应速度快、寿命长等优点。Date:Page:61.2机械设备电气控制系统

4、基本形式计算机控制系统•随着微电子技术及计算机技术的飞速发展，机械设备的电气控制系统普遍采用了计算机，计算机以其强大的功能和灵活性为机械设备的设计与应用带来了前所未有的进步与发展，尤其是盾构这样的大型、超大型机械设备必须采用计算机控制系统才能满足其工艺与控制要求。•计算机控制系统的优点是功能强大、性能优异、可靠性高、抗干扰能力强、寿命长，缺点是系统组成不直观，，故障判断与处理较困难等，因此对系统使用与维护人员要求高，要求使用与维护人员具有较全面较扎实的计算机与自动控制方面的理论知识与实践经验。。Date:Page:71.2机械设备电气控制系统基本形式目前机械设备的计算

5、机控制系统主要包括以下几类：•嵌入式微控制器。•工业计算机控制系统•可编程控制器（PLC）控制系统•现场总线控制系统Date:Page:81.2机械设备电气控制系统基本形式嵌入式微控制器•嵌入式微控制器具有体积小、功能强、抗干扰能力强、价格低廉等优点，广泛应用于各种机械设备的控制系统中，但一般应用于控制要求较简单的中小型机械设备或生产过程控制Date:Page:91.2机械设备电气控制系统基本形式工业计算机控制系统•工业计算机—IPC是采用PC架构并采取多种有效技术措施以适应工业现场恶劣环境的计算机系统，因此，以工业计算机IPC为核心构建的控制系统具有系统开发方便，可

6、以充分利用PC机的强大软件资源的优点，具有强大的数据运算和处理能力，功能强大、性能优异。可以比较容易的开发较复杂的控制程序，具有强大的数据处理与图形显示功能，所以比较适用于控制算法比较复杂的过程控制系统。Date:Page:101.2机械设备电气控制系统基本形式可编程控制器（PLC）控制系统•可编程控制器是微型计算机技术与继电—接触器控制等常规控制技术相结合的产物，是在继电—接触器控制系统和计算机控制系统基础上发展起来的新型控制器。所以以PLC(可编程控制器)为核心组成的控制系统计既具有继电—接触器控制系统简单易懂易于理解的优点，也具有计算机控制系统的灵活方便、柔性强的

7、特点，同时比一般的计算机系统具有可靠性强的优良特性。自1969年诞生世界上第一台PLC以来，很快被世界上机械设备控制系统及生产过程控制系统广泛采用，PLC一直是工业控制产品中市场占有率最高的产品。目前，诸如盾构这样的大型机械设备全部采用PLC控制系统。Date:Page:111.2机械设备电气控制系统基本形式现场总线控制系统•现场总线控制系统是采用现场总线技术形成的控制系统，本质上是一种计算机局域网络系统。它是依靠具有检测、控制、通信能力的嵌入式控制器，数字化仪表（设备）在现场实现彻底分散控制，并以这些现场分散的测量、控制设