倍加福安全網關在雙護盾TBM急停系統中的運用

曾翔 張永生

（中鐵工程裝備集團有限公司，河南 鄭州 450016）

倍加福安全網關在雙護盾TBM急停系統中的運用

曾翔 張永生

（中鐵工程裝備集團有限公司，河南 鄭州 450016）

以某臺國產化雙護盾TBM為例，通過使用倍加福安全網關和G10模塊設計急停控制系統，簡化了連接線路，增加了急停系統的安全性，故障排查處理更加方便快捷。

TBM；急停系統；倍加福；PLC；G10

1 引言

該臺雙護盾TBM開挖直徑5.48米，整機長度415米，主機采用具有自主知識產權的鉸接式撐靴結構，主機更穩定可靠、內部空間更大，有針對性地進行了硬巖環境下高效破巖刀盤設計、不良地質條件的防卡功能設計、不良地質條件下的應急處理能力設計、物料快速輸送能力設計等，整機適應能力強，能夠根據地質情況、施工進度靈活選用不同的掘進模式，實現TBM不間斷連續掘進。設備運用于甘肅省水源地建設工程某項目部，該設備多項技術達到世界先進水平，標志著我國TBM研制正在實現中國“智”造。TBM的急停控制遍布整臺設備，整機線路冗長，所以急停系統是整機控制方案中重要的一環。

2 工作原理和整機結構

急停系統是在現場拖車上設置的控制按鈕，當設備和人身出現重大事故時，緊急中斷設備的運行，保證人身和設備的安全，當急停動作后，現場急停按鈕恢復后，但系統不能立即投入使用，需系統完全確認后給出一個Reset信號才能運行，急停系統是控制系統中很重要的一部分，該設備整機長度約415米，包括長度為11.6米的主機、2節設備連接橋、22節后配套臺車、10節會車平臺、9節連續皮帶機安裝臺車，在每隔一段距離得安裝一個急停按鈕以備緊急情況拍下急停斷電，并與PLC 聯鎖，安全繼電器的輔助觸點聯鎖動力電總開關的失壓脫扣線圈，實現緊急情況下即刻斷電的需求，該雙護盾TBM整機長度較長，因此對急停系統智能化要求更高，

3 原急停系統方案的組成

以往設備是把各個急停串聯到一起共用一個安全繼電器，緊急情況下急停動作的時候，根本不知道是哪個急停動作了，需要工人一個一個急停開關檢查確認動作的急停，但是如果給每一個急停開關都配一個安全繼電器的話整個急停系統的成本直線上升，而且線路特別繁瑣，安裝和排查都極不方便。

4 新急停方案的組成結構

倍加福安全網關作為一個DP站點與TBM主PLC通訊，成為PLC的一個IO分站，PLC組態時設定好數字量輸入點，給每一個G10模塊設定一個地址對應一個PLC 數字量輸入點，將每個急停按鈕的輸入觸點連接到G10模塊，實現每一個急停按鈕對應PLC一個數字量輸入點，該安全網關帶有雙安全網絡，網絡1負責網關安裝位置前部至主機的急停，網絡2負責網關安裝位置后面至拖車尾部的急停。

圖1 倍加福網關與G10模塊連接示意圖

G10是世界上最小的IP68/69K AS-interface模塊，一體式的外殼可以通過單個的不銹鋼螺絲就可以快速而安全的使用。將每個急停開關輕松轉為AS - Interface傳感器。獨特旋轉機制與單片外殼確保安裝和與扁平電纜的接觸方便、安全排除上位機程序的問題。每個G10急停模塊需提前分配好地址，地址可以從前到后依次設置為1、2、3……31。

在PLC 硬件組態中給安全網關分配好IO地址如下圖2，其中C1為網絡1的IO地址，C2為網絡2的IO地址。

圖2 安全網關在PLC硬件組態中的編址

ASiMon 3 G2是倍加福網關的編程軟件，每一個G10模塊對應的地址和IO點位都需要在編程的時候進行綁定和編譯，將倍加福安全網關和G10模塊正確接線后通電，給倍加福安全網關設置一個固定IP地址，然后將編程電腦的IP設置到同一段位，使用以太網進行編程軟件下載，軟件編程簡圖如下：

圖3 ASiMon 3 G2軟件編程

電氣圖紙中急停按鈕的兩個觸點分別接入了G10的兩個通道，通道1對應兩個I地址，本例中網絡1中地址為1的G10模塊，通道1對應地址為I 160.0和I160.1 這兩個地址是同時動作的。通道2對應地址為I160.2和I160.3 編程時可取與的關系。每一個急停開關都有一個獨立并唯一的地址，如果程序中對應的急停開關動作，很快就能確定急停的位置，便于查找故障和設備異常，尤其是對于像TBM這樣一個比較龐大的系統，處理起來可以節約很多時間，迅速恢復設備運轉。

5 結論

采用倍加福安全網關和G10模塊實現的急停系統在TBM上安裝使用，實踐中得到了很好的運用，整個線路連接比較簡潔，系統的安全性增加，故障排查處理更加方便快捷，

［1］ 賀智修.自動控制實用教程［M］.

［2］ 李道霖.電氣控制與PLC原理及運用（西門子系列）［J］.

TM734

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1003-5168（2015）11-004-01

曾翔（1988-），男，大學本科，研究方向：工程裝備的設計研發。