目前旋挖鉆機(jī)的電控系統(tǒng)無論是集中式控制還是分布式控制，大都只有1臺主控制器及若干子模塊形成一個控制網(wǎng)絡(luò)，如果這個主控制器不能正常工作，設(shè)備就會處于癱瘓狀態(tài)，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，甚至導(dǎo)致施工事故。為此，由北京南車時代公司研制的TR500C型超大型旋挖鉆機(jī)的電控系統(tǒng)采用了雙機(jī)冗余電控技術(shù)。
　　1.雙機(jī)冗余電控技術(shù)
　　TR500C型旋挖鉆機(jī)的電控系統(tǒng)設(shè)置了2臺控制器和2臺顯示器，形成2套控制系統(tǒng)。在正常工況下，由1臺主控制器和1臺主顯示器工作，為主控制系統(tǒng)；另1臺控制器和1臺顯示器為副控制系統(tǒng)。2套控制系統(tǒng)之間采用雙機(jī)熱備冗余的運(yùn)行模式，即當(dāng)主控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動切換到副控制系統(tǒng)，使設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行。
　　雙機(jī)熱備系統(tǒng)是指2個互相獨立的模塊組成的系統(tǒng)，都能獨立完成設(shè)定的同樣的功能。在雙機(jī)熱備系統(tǒng)中，每1個模塊相當(dāng)于一個單機(jī)。正常工作時，2個模塊都得電并工作，不過只有1個模塊輸出的信號經(jīng)過切換去控制被控對象，即輸出有效，而另1模塊則輸出無效。每個模塊都有自檢、自診斷功能，當(dāng)模塊發(fā)現(xiàn)自身出現(xiàn)故障時，就會給出控制信號，驅(qū)使切換開關(guān)進(jìn)行適當(dāng)切換并給出故障報警和提示。雙機(jī)熱備系統(tǒng)在工作時有如下幾種工作模式：當(dāng)2個模塊都無故障時，1個模塊工作，另1模塊熱備；當(dāng)1個模塊待修或維修時，另1個模塊工作，系統(tǒng)可以完成設(shè)定功能；當(dāng)2個模塊都有故障時，則系統(tǒng)失效。
　　電控系統(tǒng)的硬件和軟件采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化配置，并充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。以雙機(jī)熱備為核心，充分注重系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性和可測試性，保證系統(tǒng)能夠可靠工作和便于維護(hù)保養(yǎng)。電控系統(tǒng)具有電磁兼容性，能確保在比較惡劣的電磁環(huán)境中正常工作。
　　2.雙機(jī)冗余電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理
　　如圖1所示，該系統(tǒng)由控制模塊、顯示模塊、傳感器、電磁閥、按鈕及操作手柄等組成。2臺控制器分別為主控制器和副控制器，用于控制整機(jī)所有動作及數(shù)據(jù)的處理、運(yùn)算；顯示模塊也分為主顯示模塊和副顯示模塊，作為人機(jī)交互界面，用于顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及重要參數(shù)，同時在主機(jī)工作時，副機(jī)的顯示模塊可作為設(shè)備某一視頻監(jiān)視窗口，用于觀察設(shè)備的外部狀況；傳感器用于采集設(shè)備的壓力、流量、溫度、角度和距離等各種數(shù)據(jù)；電磁閥用于控制相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作；按鈕和操作手柄把操作者的控制指令以不同形式傳遞給控制器。 　?。?）?主控制器和副控制器
　　控制器是整個控制系統(tǒng)中最為核心的部件，負(fù)責(zé)整個控制系統(tǒng)的管理，并執(zhí)行數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、解析、處理和發(fā)送等功能。該機(jī)選用2臺芬蘭EPEC公司生產(chǎn)的2024型控制器作為控制系統(tǒng)的主控制器和副控制器，EPEC2024采用C167處理器，具有40 MHz的主頻和256 KB存儲器，采用CoDeSys軟件編寫程序，防護(hù)等級達(dá)到IP67，具有高壓和過載保護(hù)、輸出短路與過熱保護(hù)功能，擁有52路可編程IO端口、1路CANopen通信接口和1路CAN2.0B通訊接口。
　?。?）?主顯示器和副顯示器
　　主顯示器采用奧地利B&R公司生產(chǎn)的4PP480型真彩觸摸屏顯示器，該顯示器采用AMD公司生產(chǎn)的Geode LX800型處理器，主頻達(dá)到500 MHz，主內(nèi)存為128 MB，圖形內(nèi)存為8 MB，共有20個可編程按鍵（帶黃色LED指示燈），通訊接口極為豐富，含2個CAN總線接口，1個以太網(wǎng)接口，2個USB接口，編輯環(huán)境為Automation Studio 2.7，支持圖形編輯、C語言、ST語言和梯形圖編程。
副顯示器采用德國GRAF公司生產(chǎn)的AT8200型5.7英寸顯示器，該顯示器采用TFT-LCD顯示屏，含8個可編程按鍵，編程語言為C，通過ITE8X16編輯器進(jìn)行編程，另外支持視頻輸入功能。
　　（3）?系統(tǒng)原理
　　如圖2所示，系統(tǒng)中的電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)與主控制器和副控制器的輸出直接相連，為了避免某個控制器的輸出信號倒灌到另一控制器的輸出管腳，在2個控制器的輸出線路中增加二極管。而模擬量輸入信號分為電壓型和電流型信號，電流型信號由于直接與2個控制器內(nèi)部的檢測電阻形成并聯(lián)回路，故采集到模擬量信號為實際信號的1/2，這就需要先將電流型傳感器信號轉(zhuǎn)換為電壓型，然后再被2套控制器采集，剩下的數(shù)字量輸入和脈沖輸入就可以直接與2個控制器的輸入針腳相并聯(lián)，不用采取其他任何措施。