关于矩形盾构施工信息管理系统通信相关说明

付军国

上海市机械施工集团有限公司 技术中心 上海 200072

【摘要】矩形盾构机信息管理系统组成子系统的相关数据通信

【关键词】组态王通信； NC60虚拟COM接口; PLC通信； SQL数据保存；远程WEB发布;

1 引言

在圆形盾构施工过程中，对于盾构机操作系统及测量系统一般来说集合而成。但现场实际情况需要对地面沉降、土层情况等数据进行有效采集处理。而一般来说盾构机厂家只提供盾构机及测量导向系统的数据处理界面，功能固定，并且对于提供配套的相关程序进行保密，施工方进行本地化改动比较困难，从而影响技术人员对数据进行有效采集，并容易造成对以往工程数据丢失。若碰到相似工程，因数据丢失，造成无法用大量数据支撑来进行历史分析，对以后相似工程进行技术指导。在客观上存在因容易采取以往经验来进行施工指导，从面造成存大较大施工参数误差。

矩形盾构机为新型地下施工设备，设备系统组成由较多厂家提供，并且在施工过程中，存在多方合作，这容易造成盾构机各套系统设备的使用情况和测量导向，地质监测等多方信息沟通困难，还是无法有效利用现场产生的施工及设备数据。

2 矩形盾构机施工信息管理系统总体结构图

为适应现场实际施工需要及为以后矩形盾构机施工提供技术支持，现需对矩形盾构机、地面监测、第三方监测等分散的数据处理系统提供一个整合平台。此平台选用组态王软件，以其为中心支持点，通过局域网交换机为通信整合接口，各个独立运行信息流进行有效的结合，形成一套完整的施工数据。各个独立的信息流中有矩形盾构机2台PLC，测量PLC，及第3方地面监测和地层扰动情况监测等。

地下盾构机操作室布置一台服务器安装相应软件对数据进行整合，形成整合监视界面。在这个监视界面内可以对施工过程中能产生数字信号的信息进行处理，方便施工人员掌握较多情况。此服务器也作为WEB发布平台，对地面及公司进行实际时数据传送，WEB发布，方便管理人员对施工情况进行掌控。若以后施工过程中需要其它系统，此服务器也方便提供相关通信接口，并把相应加入的系统数据融入整个平台。

各个独立信息主要由以下几个部分组成，组态王与矩形盾构机2台PLC通信，组态王与测量导向通信，组态王与管片拼装机及管片保持器通信，组态王与第3方监测通信，组态王与现场视频监视通信，组态王与SQL数据保存，盾构机与项目部及公司SQL数据通信。

3组态王与矩形盾构机2台PLC通信

矩形盾构机由以前公司小松2台盾构机造成而成。此2台盾构机PLC型号已停产，并且通信模块已无法更换，造成与其通信只能通过RS242通信，不能进行并形通信。

根据相关技术文档，采用NC600产品，通过虚拟串口与2台PLC通信，然后采用交换机与组态王进行通信。

PLC1盾构机 NC600

PLC2盾构机 NC600 工业交换机 组态王服务器

图2： PLC1及PLC2与组态王通信示意图

4组态王与测量导向通信

测量导向系统因盾构机由圆形变成矩形，整个测量系统需对程序进行相应改动。测量导向系统以前只需与盾构机进行相应通信，现需增加与组态王通信。

盾构机 PLC3（测量导向） NC600 工业交换机 组态王服务器

图3：测量导向与组态王通信示意图

5组态王与管片拼装机及管片保持器通信

管片拼装机及管片保持器为其它厂家产品，通信不能通过交换机进行数据采集，并且其数据更新量大，时间上要求严格，组态王必需提供小于200ms的数据扫描时间。此通信通过组态王的OPC协议与CAN转换器进行通信，硬件接口采用USB形式。

管 片拼装机

管片保持器 CAN转换器 组态王服务器

图4：管片拼装机及保持器与组态王通信

6组态王与第三方监测通信

第3方监测提供工业机并且产用LABLEVIEW组态软件进行程序编写，与组态王组态软件有冲突，只能产用OPC协议进行通信。

第三方工业机 工业交换机 组态王服务器

图5：第三方监测与组态王通信

7组态王与现场视频监视通信

现场视频监测软件已提供从地面到地上，从地上到公司的网络通信。矩形盾构机施工信息管理系统利用此网络进行通信，从而避免硬件设备重复布置。

8组态王与SQL数据保存

组态王变量有二种变量规格，一种为组态王内存变量，一种为与PLC通信变量。由于此软件的数据需保存于SQL数据库中，所以内存变量还与SQL数据库中的表相连接。

数据通信流程图如下：

PLC通信变量

内存变量

SQL数据库表

图6：相应数据通过组态王与SQL数据保存示意图

9盾构机与项目部及公司SQL数据库通信

通过内部网络利用SQL数据库自带更新功能采用定时方式，把地面下方，项目部及公司的SQL进行相应更新，方便后续数据分析。

10结束语

整个矩形盾构机施工信息管理系统通信协议较多，并且产品由多方提供，造成通信容易起冲突。数据真实有效、并且快速的反应在监视界面上，使通信任务更加困难。为保证整个数据真实保存，并且使平台系统稳定，组态王与其它系统的通信必须进行取舍，造成组态王对数据更新采集频率有一定延迟影响。

【参考文献】

[1] 组态王6.55使用手册;

[2] 三菱_FX系列PLC串口通讯配置方法；

[3] NC600产品说明书；

[4]TCP UDP Socket模式；

[5]SQL命令使用大全。