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土压平衡式盾构机监控系统的设计

作　者: 梁景春
导　师: 邵诚
学　校: 大连理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 土压平衡式盾构机 WinCC 监控系统自动化控制土压预测
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

针对国内盾构机中的监控系统多是由国外进口,技术封锁严重,并且盾构施工多是人工操作,控制精度低,安全隐患大的实际问题,论文以保证掘进安全、自动化程度高、功能完整的盾构机监控系统设计开发为选题,具有特别重要的实际工程意义。本文首先介绍了盾构机的组成和工作过程,结合实际施工的需要,对监控系统的需求进行了分析。为了实现盾构机的自动控制,监控系统应该具有以下功能：数据采集、数据显示、数据管理、报警、模型仿真以及盾构机先进控制等。为了实现所需功能,本文对监控系统的整体结构进行了设计,结构分为四层：掘进监控层、数据管理层、计算仿真层和信息远程发布层。其中,掘进监控层使用WinCC组态软件实现过程监控,用PLC采集掘进数据；数据管理层中提出了基于OPC技术的实时数据和历史数据的管理方案,解决了盾构机子系统数据统一管理困难的问题；计算仿真层中,把Matlab作为后台计算的工具,利用OPC技术实现组态软件与Matlab之间、关系数据库与Matlab之间的通信,为先进控制的实施提供了便利；信息远程发布层提供了数据的web应用,使远程操作人员可以随时浏览和处理掘进信息。另外,为了方便系统的开发,本文把监控系统划分为六个模块：用户管理模块、盾构机子系统模块、冗余模块、数据库模块、计算仿真模块和通讯模块。针对密封舱土压人工控制精度低的问题提出了通过在Matlab中用BP神经网络建立土压预测模型和实现Matlab与WinCC组态软件实时通信来为操作人员提供更精确的参考信息的决策方案。论文还使用WinCC工具箱中WinCC TAG Simulator功能对系统进行了测试,并在系统中检验了土压预测模型的有效性,结果表明：系统的设计是合理和可行的,可以满足盾构机掘进过程的监控要求。

土压平衡式盾构机监控系统的设计

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