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倍福經(jīng)典案例選（三十）——采用 Beckhoff 技術(shù)開挖越嶺隧道

2008/12/30 10:48:00

堅(jiān)固耐用的緊湊型 I/O 組件，適用于隧道施工。為西班牙北部 AVE 高速列車修建的長度為 24.5 km（15 英里）的“Pajares 鐵路隧道”采用了最先進(jìn)的隧道挖掘技術(shù)，整個(gè)工程僅花費(fèi)了兩年時(shí)間。

隨著鉆孔技術(shù)領(lǐng)域取得的重大發(fā)展，現(xiàn)在，完成任務(wù)艱巨的運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程所需的時(shí)間相對(duì)縮短了，比如為西班牙北部 AVE 高速列車修建的長度為 24.5 km（15 英里）的“Pajares 鐵路隧道”。負(fù)責(zé)此項(xiàng)施工項(xiàng)目的公司是 Acciona S. A. ，其總部位于馬德里附近的 Alconbendas。在裝備他們的隧道掘進(jìn)機(jī)時(shí)，這家公司決定采用 Beckhoff 的 I/O 系統(tǒng)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)堅(jiān)固耐用的外觀設(shè)計(jì)可以滿足苛刻的工作環(huán)境要求，具備防塵、防潮以及較強(qiáng)的抗振能力，且安裝所需的空間也非常小。

無論是地下、水下或是山嶺深處的隧道，也無論是公路隧道、鐵路隧道、地鐵隧道、供水隧道還是排污隧道 – 先進(jìn)的鉆孔技術(shù)可以為各個(gè)工業(yè)化國家之間建立重要的連接，建造基本的基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。直徑最大為 10 米或以上的隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）可以處理隧道的所有區(qū)段，并可在需要時(shí)通過臨時(shí)搭建的支架同時(shí)確保挖掘點(diǎn)的安全施工。

現(xiàn)代隧道掘進(jìn)機(jī)是一種直徑最少為 10 米的大型機(jī)器

利用先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)隧道施工
通常，人們采用帶切削刃的旋轉(zhuǎn)鉆頭來挖掘巖石或土層，該鉆頭由液壓電機(jī)供電，而液壓電機(jī)則由電動(dòng)電機(jī)供電，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，大部分機(jī)器都是通過電力供電的。隧道掘進(jìn)機(jī)的供電模塊位于鉆頭后部：一排工作平臺(tái)位于鉆頭后面，置于金屬導(dǎo)軌上，這些導(dǎo)軌本身是由機(jī)器敷設(shè)的。在這些工作平臺(tái)上放置的是油箱、電源、通風(fēng)設(shè)備、物料筒倉及挖出物輸送系統(tǒng)。不用說，在這種大型機(jī)器上會(huì)有數(shù)百個(gè)傳感器和探測(cè)器，用于確保將信息安全傳輸至控制中心，從而使得隧道掘進(jìn)機(jī)操作人員能夠執(zhí)行各種控制和監(jiān)控任務(wù)。

Acciona 的維修經(jīng)理 FranciscoG o r i n e s 在解釋為什么選用Beckhoff I/O 組件時(shí)說道：“我們決定采用 Beckhoff 技術(shù)的一個(gè)原因就是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊并提供各種 I/O。”

隧道掘進(jìn)機(jī)僅在需要進(jìn)行維護(hù)的時(shí)候才會(huì)暫停運(yùn)行。其它時(shí)間均日夜不停地連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)

分布式 I/O 可顯著節(jié)省裝配和拆卸過程中的安裝時(shí)間
當(dāng)工程結(jié)束后，隧道掘進(jìn)機(jī)會(huì)被組裝、拆卸并運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地方。這也就是使用分布式 I/O 的原因所在，因?yàn)樗鼈兛梢怨?jié)省大量安裝時(shí)間，從而節(jié)約大量成本。是否需要連接或斷開數(shù)百根電纜，或者僅有一根通訊電纜是有很大不同的。此外，可在很大程度上避免由于設(shè)備連接而造成的故障，從而可顯著縮短調(diào)試時(shí)間。對(duì)于這項(xiàng)工程，Acciona 決定將大部分的傳感器布線替換成通過 PROFIBUS 聯(lián)網(wǎng)的分布式總線端子模塊站。這些節(jié)點(diǎn)將來自 PT100 溫度傳感器的數(shù)據(jù)以及數(shù)字量和模擬量 I/O 傳輸至控制室。

由于可用的空間大小極其有限，需要一個(gè)能夠安裝在狹小空間內(nèi)的 I/O 系統(tǒng)

Acciona 決定選用 Beckhoff I/O 技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵因素就是它們非常適用于極其惡劣的工作環(huán)境，如多塵、潮濕及強(qiáng)烈振動(dòng)的工作環(huán)境。

超堅(jiān)固、緊湊的設(shè)計(jì)
Beckhoff 技術(shù)在這一應(yīng)用中所面臨的最大的挑戰(zhàn)之一就是極其惡劣的設(shè)備工作環(huán)境，如多塵、潮濕及強(qiáng)烈振動(dòng)的工作環(huán)境。由于可用的空間大小極其有限，I/O 系統(tǒng)也必須極其緊湊，這也是 Acciona 決定選用 Beckhoff 的高密度 KM 系列 I/O 模塊的關(guān)鍵因素。這些端子模塊外形極其緊湊，包裝密度高，是 Beckhoff I/O 系統(tǒng)的有力補(bǔ)充。KM 系列端子模塊在狹小的空間內(nèi)集成了 16、32 或 64 個(gè)數(shù)字量輸入或輸出。

Acciona 的維修經(jīng)理 Francisco Gorines 在闡述這一點(diǎn)時(shí)說道：“我們決定采用 Beckhoff 技術(shù)的一個(gè)原因就是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊并提供各種I/O。我們的系統(tǒng)里集成了很多不同的設(shè)備，如 PT100、4...20 mA、0...10 V 等，我們知道 Beckhoff 總線端子模塊適用于所有這些設(shè)備。”