一、行業(yè)痛點與需求

在城市軌道交通、地下管廊等隧道工程建設領域，盾構機是隧道掘進的核心設備，其掘進速度、刀盤扭矩、土壓平衡參數(shù)和掘進數(shù)據(jù)的記錄追溯直接關系到隧道工程的施工安全和施工效率。傳統(tǒng)歐姆龍 CP1E PLC 因缺少以太網接口，與上位機的通信依賴串行鏈路，數(shù)據(jù)傳輸速度慢且抗干擾能力弱，在盾構機井下密閉、高濕、強電磁干擾的復雜施工環(huán)境下，易出現(xiàn)掘進參數(shù)、設備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)傳輸中斷、失真問題，無法實時記錄刀盤運行參數(shù)、掘進里程、土倉壓力、管片拼裝數(shù)據(jù)等關鍵信息。

為破解這一難題，遠創(chuàng)智控研發(fā)的 YC8000-CP歐姆龍 PLC 以太網模塊，專為歐姆龍 CP1E 系列 PLC 設計，可實現(xiàn) PLC 與以太網的穩(wěn)定連接，讓盾構機的網絡監(jiān)控、掘進數(shù)據(jù)自動上傳、遠程故障診斷成為現(xiàn)實，匹配隧道工程對施工過程管控與數(shù)據(jù)追溯的專業(yè)需求。

二、項目背景

某大型隧道工程建設企業(yè)的城市軌道交通盾構施工項目配備多臺土壓平衡盾構機，核心控制系統(tǒng)均采用歐姆龍 CP1E PLC。隨著城市地下工程施工智能化、精細化管理要求的不斷提高，以及工程建設對施工過程可追溯性的嚴格規(guī)定，原有串行通信模式已無法滿足盾構機掘進數(shù)據(jù)的實時采集、自動記錄和遠程監(jiān)控需求，且井下人工記錄施工數(shù)據(jù)、反饋設備狀態(tài)的方式效率低下，還存在安全隱患，難以應對大斷面、長距離的隧道掘進施工管控要求。為實現(xiàn)盾構機隧道掘進的智能化監(jiān)控、掘進數(shù)據(jù)的數(shù)字化追溯和設備的遠程管理，企業(yè)引入遠創(chuàng)智控YC8000-CP 歐姆龍 PLC 以太網模塊，彌補 CP1E PLC 無以太網接口的缺陷，構建一體化的盾構施工過程監(jiān)控體系。

三、設備選型與配置

1. 設備選型

·PLC 型號：歐姆龍 CP1E

·以太網模塊型號：遠創(chuàng)智控 YC8000-CP PLC 以太網模塊

·觸摸屏型號：三菱 GS2107-WTBD（HMI）

2. 硬件連接

·將 YC8000-CP PLC 以太網模塊直接插入歐姆龍 CP1E PLC 的 DB9 通訊口，由 PLC 直接供電，無需額外配置電源適配器，適配盾構機電氣柜內狹小的安裝空間。

·使用屏蔽超五類防水網線將 YC8000-CP 的 RJ45 以太網口連接至盾構機井下工業(yè)環(huán)網交換機，有效抵御盾構機液壓系統(tǒng)、變頻驅動系統(tǒng)等設備的強電磁干擾，同時適應井下高濕環(huán)境，保障掘進數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。

·將三菱 GS2107-WTBD 觸摸屏的專用耐震通訊線纜接入 YC8000-CP 以太網模塊的擴展通訊口，實現(xiàn)觸摸屏與 PLC 的近距離高速數(shù)據(jù)交互，方便盾構機操作室人員實時查看設備運行狀態(tài)、調整掘進參數(shù)。

3. 軟件配置

·上位機編程軟件：歐姆龍 CX-Programmer

·觸摸屏組態(tài)軟件：三菱 GT Designer3

·以太網模塊配置工具：遠創(chuàng)智控調試軟件

四、實施過程

1. 現(xiàn)場勘查與規(guī)劃

項目實施前，技術團隊對盾構施工項目的井下施工環(huán)境、盾構機設備布局、井下工業(yè)環(huán)網架構以及掘進數(shù)據(jù)的上傳要求進行全面勘查。重點確認盾構機的掘進參數(shù)采集點、現(xiàn)場觸摸屏的安裝位置（考慮操作室防震動、防潮濕、防粉塵需求）以及地面監(jiān)控中心的網絡接入節(jié)點。根據(jù)隧道掘進的施工工藝要求、盾構機的運行特性和企業(yè)工程施工管理平臺的對接標準，制定了兼顧井下安裝便捷性、設備運行穩(wěn)定性和施工安全性的硬件安裝、網絡配置和軟件調試方案。

2. 模塊安裝與調試

·硬件安裝：選擇盾構機停機換刀的施工間隙進行施工，將 YC8000-CP 以太網模塊精準安裝至歐姆龍 CP1E PLC 的 DB9 通訊口，完成以太網線、觸摸屏通訊線的連接，所有線路均采用井下專用的防水、防油、防震動鎧裝線纜和線槽進行布置和防護，符合地下工程施工的安全規(guī)范。

·模塊配置：通過遠創(chuàng)智控調試軟件對 YC8000-CP 模塊進行網絡參數(shù)配置，設置專屬靜態(tài) IP、子網掩碼和網關，匹配盾構機井下工業(yè)環(huán)網的網段要求；通過模塊的 Web 服務器管理界面，實時檢測模塊與 PLC 的通信狀態(tài)，針對井下復雜的電磁環(huán)境對通信鏈路進行專項抗干擾優(yōu)化，確保盾構機掘進過程中通信無中斷、無延遲。

·軟件調試：在地面監(jiān)控中心的上位機端安裝歐姆龍 CX-Programmer 軟件，通過井下工業(yè)環(huán)網與 YC8000-CP 模塊建立穩(wěn)定連接，實現(xiàn) PLC 掘進控制程序的遠程上傳、下載和在線參數(shù)調整（如刀盤轉速、掘進速度、土倉壓力）；在三菱 GT Designer3 軟件中進行觸摸屏組態(tài)編程，搭建包含盾構機整機運行狀態(tài)、掘進參數(shù)實時顯示、設備故障報警、掘進里程本地查詢的現(xiàn)場操作界面，確保盾構機操作室人員可通過觸摸屏快速掌握設備運行狀態(tài)，并對掘進參數(shù)進行實時微調。

3. 系統(tǒng)測試與優(yōu)化

完成硬件安裝和軟件調試后，結合盾構機隧道掘進的施工特點，開展全維度的系統(tǒng)測試，重點驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)準確性和報警及時性，測試內容包括：

·掘進數(shù)據(jù)傳輸測試：通過地面上位機和盾構機操作室的三菱觸摸屏，實時采集盾構機的刀盤扭矩、掘進速度、土倉壓力、管片拼裝精度、掘進里程等數(shù)據(jù)，驗證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和實時性，確保隧道掘進的關鍵施工信息可完整、無延遲記錄。

·遠程監(jiān)控與參數(shù)調整測試：在地面監(jiān)控中心的上位機終端，通過工業(yè)環(huán)網連接 YC8000-CP 模塊，實現(xiàn)對井下盾構機的遠程實時監(jiān)控，并遠程調整刀盤轉速、掘進速度等核心掘進參數(shù)，驗證遠程操作的有效性和響應速度，確保地面技術人員可對井下施工進行遠程指導。

·故障報警與數(shù)據(jù)追溯測試：模擬盾構機常見故障（如刀盤卡滯、液壓系統(tǒng)故障、土倉壓力異常），驗證系統(tǒng)是否能快速捕捉故障信號，在地面上位機和井下觸摸屏同步發(fā)出報警提示，為井下施工安全提供保障；同時模擬連續(xù)隧道掘進施工場景，驗證上位機是否能自動記錄每段掘進的施工參數(shù)、掘進時間、設備運行狀態(tài)等信息，實現(xiàn)掘進施工數(shù)據(jù)的數(shù)字化追溯。

根據(jù)測試結果，針對井下網絡環(huán)境對模塊的通信參數(shù)、數(shù)據(jù)采集頻率進行優(yōu)化，對觸摸屏的操作界面進行本土化和簡易化設計，使其更適配盾構機操作室人員的施工操作習慣，提升井下施工的操作便捷性。

五、總結

遠創(chuàng)智控 YC8000-CP歐姆龍 PLC 以太網模塊在盾構機隧道掘進中的成功應用，徹底解決了傳統(tǒng)歐姆龍 CP1E PLC 無以太網接口、數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力弱、掘進數(shù)據(jù)難以數(shù)字化追溯的行業(yè)痛點。通過模塊與三菱觸摸屏、地面上位機的協(xié)同工作，實現(xiàn)了盾構機隧道掘進的實時監(jiān)控、遠程參數(shù)調整、故障智能報警和掘進數(shù)據(jù)數(shù)字化追溯，不僅提升了隧道掘進的施工效率和施工安全性，還讓企業(yè)的施工管控工作更貼合地下工程建設的行業(yè)標準，為企業(yè)打造智能化、標準化的盾構施工管理體系提供了堅實的技術支撐。

(具體內容配置過程及其他相關咨詢可聯(lián)系楊工。)

審核編輯 黃宇