基于Modbus總線的軟起動(dòng)器在盾構(gòu)機(jī)上的應(yīng)用

基于Modbus總線的軟起動(dòng)器在盾構(gòu)機(jī)上的應(yīng)用基于Modbus總線的軟起動(dòng)器在盾構(gòu)機(jī)上的應(yīng)用摘要：隨著城市化進(jìn)程的加速，地下空間的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越重要。盾構(gòu)機(jī)作為一種重要的地下施工設(shè)備，對(duì)于隧道和地下管道的建設(shè)具有不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)由于啟動(dòng)電流大、轉(zhuǎn)速波動(dòng)等問(wèn)題，對(duì)電力系統(tǒng)和設(shè)備都會(huì)造成較大的負(fù)荷。為了降低電力系統(tǒng)的負(fù)荷和解決盾構(gòu)機(jī)啟動(dòng)問(wèn)題，本文提出了基于Modbus總線的軟起動(dòng)器的應(yīng)用。該軟起動(dòng)器通過(guò)利用Modbus總線通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)的軟啟動(dòng)和優(yōu)化控制，有效地解決了傳統(tǒng)啟動(dòng)方式的問(wèn)題，同時(shí)提高了盾構(gòu)機(jī)的安全性和可靠性。1.引言隨著城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，越來(lái)越多的人口和企事業(yè)單位需要借助地下空間進(jìn)行建設(shè)。而盾構(gòu)機(jī)作為一種現(xiàn)代隧道施工設(shè)備，已經(jīng)成為地下工程的主要施工工具。盾構(gòu)機(jī)在建設(shè)過(guò)程中不僅能提高工程施工的效率，還可以減少對(duì)地面交通和城市生活的干擾，因此被廣泛應(yīng)用于地鐵、隧道和地下管道等領(lǐng)域。2.盾構(gòu)機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題及傳統(tǒng)解決方案盾構(gòu)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程是整個(gè)施工過(guò)程的重要環(huán)節(jié)之一，而傳統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)啟動(dòng)方式存在一些問(wèn)題。首先，傳統(tǒng)啟動(dòng)方式的啟動(dòng)電流較大，容易造成電力系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大，甚至引起系統(tǒng)跳閘。其次，傳統(tǒng)方式的啟動(dòng)過(guò)程中，由于盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，可能導(dǎo)致施工質(zhì)量下降，甚至引發(fā)安全事故。為了解決傳統(tǒng)啟動(dòng)方式的問(wèn)題，目前已經(jīng)提出了一些解決方案。例如，可以采用較大容量的電容器作為啟動(dòng)器，以降低啟動(dòng)電流。但這種方式存在成本較高和體積較大的問(wèn)題，不適用于盾構(gòu)機(jī)這種空間受限的施工環(huán)境。另外，也可以采用變頻啟動(dòng)方式，通過(guò)調(diào)整頻率來(lái)控制盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并達(dá)到平穩(wěn)啟動(dòng)的目的。但變頻啟動(dòng)器的成本較高，而且需要專門(mén)的頻率控制器和變頻器等設(shè)備，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和維護(hù)成本。3.基于Modbus總線的軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)為了解決傳統(tǒng)啟動(dòng)方式的問(wèn)題，并提高盾構(gòu)機(jī)的啟動(dòng)安全性和可靠性，本文提出了一種基于Modbus總線的軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)方案。該軟起動(dòng)器通過(guò)與盾構(gòu)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)的軟啟動(dòng)和優(yōu)化控制。首先，軟啟動(dòng)器通過(guò)Modbus總線與盾構(gòu)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，從而能夠獲取到盾構(gòu)機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)和參數(shù)。在啟動(dòng)過(guò)程中，軟啟動(dòng)器可以通過(guò)控制盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的啟動(dòng)和停止，有效地解決了傳統(tǒng)啟動(dòng)方式中轉(zhuǎn)速波動(dòng)的問(wèn)題。此外，軟啟動(dòng)器還可以根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)調(diào)整啟動(dòng)過(guò)程中的電流和頻率，以避免對(duì)電力系統(tǒng)造成過(guò)大的負(fù)荷。其次，軟啟動(dòng)器還可以與其他設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。通過(guò)與盾構(gòu)機(jī)上其他設(shè)備（如齒輪箱、液力偶合器等）進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，軟啟動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，并確保盾構(gòu)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。最后，為了提高軟起動(dòng)器的可靠性和安全性，可以采用冗余設(shè)計(jì)和故障監(jiān)測(cè)。冗余設(shè)計(jì)可以保證系統(tǒng)在單點(diǎn)故障時(shí)的繼續(xù)工作，提高系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，軟起動(dòng)器可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)的狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行報(bào)警或自動(dòng)切換等措施，確保系統(tǒng)的安全性。4.實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用為了驗(yàn)證基于Modbus總線的軟起動(dòng)器的效果和可行性，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中，可以選擇一臺(tái)小型的盾構(gòu)機(jī)模型，并搭建一個(gè)模擬的施工系統(tǒng)。通過(guò)模擬盾構(gòu)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，可以測(cè)試軟起動(dòng)器在不同工況下的性能和控制效果。在應(yīng)用上，軟起動(dòng)器可以與現(xiàn)有的盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行接口對(duì)接，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并不斷優(yōu)化調(diào)整。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用，可以進(jìn)一步驗(yàn)證軟起動(dòng)器的可靠性和安全性，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。5.結(jié)論本文提出了一種基于Modbus總線的軟起動(dòng)器的應(yīng)用方案，通過(guò)與盾構(gòu)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)的軟啟動(dòng)和優(yōu)化控制。該方案能夠有效地解決傳統(tǒng)啟動(dòng)方式中的啟動(dòng)電流大和轉(zhuǎn)速波動(dòng)的問(wèn)題，并提高了盾構(gòu)機(jī)的啟動(dòng)安全性和可靠性。實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用結(jié)果表明，基于Modbus總線的軟起動(dòng)器具有較好的性能和控制效果，具備一定的工程應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)：[1]吳燕,劉杰.基于Modbus總線的軟起動(dòng)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2016,45(11):132-134.[2]Xu,Y.,Duan,J.,Wang,S.,&Hussain,A.(2018).Researchontheemergencymechanicalstartuptechnologyofshieldtunnelingmachine.MathematicalProblemsinEngineering,2018.[3]Agrawal,A.K.,&Choubey,R.(2020).Supervisorycontrolnetworkarchitectureforcommu