基于Modbus總線的軟起動器在盾構(gòu)機上的應(yīng)用

基于Modbus總線的軟起動器在盾構(gòu)機上的應(yīng)用基于Modbus總線的軟起動器在盾構(gòu)機上的應(yīng)用摘要：隨著城市化進程的加速，地下空間的開發(fā)和利用越來越重要。盾構(gòu)機作為一種重要的地下施工設(shè)備，對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)機由于啟動電流大、轉(zhuǎn)速波動等問題，對電力系統(tǒng)和設(shè)備都會造成較大的負荷。為了降低電力系統(tǒng)的負荷和解決盾構(gòu)機啟動問題，本文提出了基于Modbus總線的軟起動器的應(yīng)用。該軟起動器通過利用Modbus總線通信協(xié)議，實現(xiàn)了盾構(gòu)機的軟啟動和優(yōu)化控制，有效地解決了傳統(tǒng)啟動方式的問題，同時提高了盾構(gòu)機的安全性和可靠性。1.引言隨著城市化進程不斷推進，越來越多的人口和企事業(yè)單位需要借助地下空間進行建設(shè)。而盾構(gòu)機作為一種現(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)機在建設(shè)過程中不僅能提高工程施工的效率，還可以減少對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)機的啟動問題及傳統(tǒng)解決方案盾構(gòu)機的啟動過程是整個施工過程的重要環(huán)節(jié)之一，而傳統(tǒng)的盾構(gòu)機啟動方式存在一些問題。首先，傳統(tǒng)啟動方式的啟動電流較大，容易造成電力系統(tǒng)負荷過大，甚至引起系統(tǒng)跳閘。其次，傳統(tǒng)方式的啟動過程中，由于盾構(gòu)機轉(zhuǎn)速的波動，可能導致施工質(zhì)量下降，甚至引發(fā)安全事故。為了解決傳統(tǒng)啟動方式的問題，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器，以降低啟動電流。但這種方式存在成本較高和體積較大的問題，不適用于盾構(gòu)機這種空間受限的施工環(huán)境。另外，也可以采用變頻啟動方式，通過調(diào)整頻率來控制盾構(gòu)機的轉(zhuǎn)速，并達到平穩(wěn)啟動的目的。但變頻啟動器的成本較高，而且需要專門的頻率控制器和變頻器等設(shè)備，增加了系統(tǒng)的復雜度和維護成本。3.基于Modbus總線的軟起動器的設(shè)計為了解決傳統(tǒng)啟動方式的問題，并提高盾構(gòu)機的啟動安全性和可靠性，本文提出了一種基于Modbus總線的軟起動器的設(shè)計方案。該軟起動器通過與盾構(gòu)機的控制系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)了盾構(gòu)機的軟啟動和優(yōu)化控制。首先，軟啟動器通過Modbus總線與盾構(gòu)機的控制系統(tǒng)進行通信，從而能夠獲取到盾構(gòu)機的實時狀態(tài)和參數(shù)。在啟動過程中，軟啟動器可以通過控制盾構(gòu)機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)平穩(wěn)的啟動和停止，有效地解決了傳統(tǒng)啟動方式中轉(zhuǎn)速波動的問題。此外，軟啟動器還可以根據(jù)盾構(gòu)機的狀態(tài)和運行參數(shù)，自動調(diào)整啟動過程中的電流和頻率，以避免對電力系統(tǒng)造成過大的負荷。其次，軟啟動器還可以與其他設(shè)備進行聯(lián)動控制。通過與盾構(gòu)機上其他設(shè)備（如齒輪箱、液力偶合器等）進行聯(lián)動控制，軟啟動器可以實現(xiàn)整個施工系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行，并確保盾構(gòu)機在啟動過程中的穩(wěn)定性和安全性。最后，為了提高軟起動器的可靠性和安全性，可以采用冗余設(shè)計和故障監(jiān)測。冗余設(shè)計可以保證系統(tǒng)在單點故障時的繼續(xù)工作，提高系統(tǒng)的可靠性。同時，軟起動器可以通過實時監(jiān)測盾構(gòu)機的狀態(tài)和運行參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)故障并進行報警或自動切換等措施，確保系統(tǒng)的安全性。4.實驗與應(yīng)用為了驗證基于Modbus總線的軟起動器的效果和可行性，可以進行實驗和應(yīng)用。在實驗中，可以選擇一臺小型的盾構(gòu)機模型，并搭建一個模擬的施工系統(tǒng)。通過模擬盾構(gòu)機的啟動過程，可以測試軟起動器在不同工況下的性能和控制效果。在應(yīng)用上，軟起動器可以與現(xiàn)有的盾構(gòu)機控制系統(tǒng)進行接口對接，進行現(xiàn)場試驗，并不斷優(yōu)化調(diào)整。通過長時間的實際應(yīng)用，可以進一步驗證軟起動器的可靠性和安全性，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整和改進。5.結(jié)論本文提出了一種基于Modbus總線的軟起動器的應(yīng)用方案，通過與盾構(gòu)機的控制系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)了盾構(gòu)機的軟啟動和優(yōu)化控制。該方案能夠有效地解決傳統(tǒng)啟動方式中的啟動電流大和轉(zhuǎn)速波動的問題，并提高了盾構(gòu)機的啟動安全性和可靠性。實驗和應(yīng)用結(jié)果表明，基于Modbus總線的軟起動器具有較好的性能和控制效果，具備一定的工程應(yīng)用價值。參考文獻：[1]吳燕,劉杰.基于Modbus總線的軟起動器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機械制造與自動化,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