基于组态软件的盾构试验平台控制与管理

随着我国交通和城市市政建设工程越来越多地使用盾构法进行隧道挖掘施工,迫切需要开发具有自主知识产权的盾构机及其控制系统技术。本文针对国家十五863计划重点课题所需的盾构掘进模拟试验平台进行控制管理系统的开发,研究盾构机测控系统及试验相关技术。 论文系统全面地论述了盾构掘进模拟试验平台控制管理系统的设计、实现和应用。试验平台的控制采用监控组态软件与PLC控制结合的分布式控制方案,由PLC完成底层控制,组态软件完成人机接口、数据显示、数据存储等功能;除PLC外,数据采集采用专用的数据采集器与智能电量变送器完成,通过自行开发的设备驱动实现与上位机数据连接。在分析试验平台的控制管理需求的基础上,文中论述了系统的软硬件设计方案,重点研究讨论了系统应用中的监控组态软件扩展开发等关键技术,包括脚本语言功能扩展、设备驱动开发、算法控件设计和基于API的数据交换等,并给出了具体实现。针对模拟盾构机的土压平衡控制要求,论述了自整定PID算法的基本原理,实现了一个基于临界比例度法的实用化自整定PID算法。最后根据试验平台进一步的需求,提出了测控系统的Web发布方案,并对其中的Web发布技术进行了详细阐述。