目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，地下管線的鋪設(shè)量也將隨之增加。鋪設(shè)、修復(fù)、更換地下管道和電纜是重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容。而傳統(tǒng)的開槽埋管式地下管線施工法，破壞環(huán)境，阻斷交通，影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也給人們的生活、工作帶來了諸多不便。而現(xiàn)在，以掘進(jìn)機(jī)為主體的非開挖施工方法在地下管道、隧道的施工中已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的開挖施工法。
掘進(jìn)機(jī)是集機(jī)、電、液、光于一體的專門用于地下隧道、管道工程施工的高科技施工裝備，近代掘進(jìn)機(jī)的最大特點(diǎn)是廣泛使用電子、信息等高新技術(shù)對(duì)全部作業(yè)進(jìn)行制導(dǎo)和監(jiān)控，使得整個(gè)掘進(jìn)過程始終處于最佳工作狀態(tài)。
采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道、地下管道施工具有眾多優(yōu)點(diǎn)：不影響交通，不破壞環(huán)境，無需大量運(yùn)輸堆放雜土，無噪聲干擾，不破壞地層結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生地面沉降，施工周期短，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著等。
結(jié)構(gòu)原理
掘進(jìn)機(jī)種類豐富，組成復(fù)雜，但是大多掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，均包括工具管、激光導(dǎo)向系統(tǒng)、出渣系統(tǒng)、頂進(jìn)系統(tǒng)和管道潤(rùn)滑系統(tǒng)這幾部分。
1.工具管 工具管主要由鉆掘系統(tǒng)和糾偏油缸組成，其作用是用于控制頂管方向、出泥和防止塌陷。
2.激光導(dǎo)向系統(tǒng) 激光導(dǎo)向系統(tǒng)由激光發(fā)射器和激光靶及信號(hào)傳輸顯示系統(tǒng)組成，其作用是掘進(jìn)導(dǎo)向修正。
3.螺旋排渣系統(tǒng) 螺旋排渣系統(tǒng)由螺旋鉆桿、渣土提升裝置、套管和驅(qū)動(dòng)裝置等組成，其作用是掘進(jìn)過程中進(jìn)行排渣。
4.頂進(jìn)系統(tǒng) 頂進(jìn)系統(tǒng)主要包括后座墻、千斤頂、頂鐵和導(dǎo)軌等，作用為掘進(jìn)過程中的頂進(jìn)。
5.管道潤(rùn)滑系統(tǒng) 管道潤(rùn)滑系統(tǒng)由泵送裝置、潤(rùn)滑液和管路組成，其主要作用是減少掘進(jìn)時(shí)的摩擦力。
掘進(jìn)機(jī)的工作過程為先啟動(dòng)切削（排土）電機(jī)，其中切削系統(tǒng)和排土系統(tǒng)是連在一起的，在工作坑中用的是同一驅(qū)動(dòng)裝置，由電機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)，與此同時(shí)啟動(dòng)頂進(jìn)裝置進(jìn)行頂進(jìn)，在千斤頂與工具管完全接觸后，以正常速度頂進(jìn)。工具管為先導(dǎo)，工具管前方刀盤切削土體，后方千斤頂頂進(jìn)管道，工具管刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)與液壓千斤頂?shù)耐七M(jìn)同步進(jìn)行，螺旋排渣系統(tǒng)通過螺旋鉆桿、渣土提升裝置等進(jìn)行排渣。當(dāng)頂進(jìn)一定距離后，千斤頂回縮，便可以進(jìn)行如管道貼片之類的相關(guān)地下施工了。
控制功能
掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)的控制，主要集中在排土電機(jī)正反轉(zhuǎn)、頂進(jìn)系統(tǒng)電機(jī)、糾偏系統(tǒng)電機(jī)和注漿系統(tǒng)電機(jī)的啟停上。
1.切削（排土）控制 切削系統(tǒng)和排土系統(tǒng)是連在一起的，在工作坑中由電機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)，電機(jī)需要能夠進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。
2.頂進(jìn)控制 頂進(jìn)系統(tǒng)中，通過控制液壓系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)千斤頂?shù)那斑M(jìn)、后退和停機(jī)動(dòng)作。
3.導(dǎo)向控制 導(dǎo)向系統(tǒng)中主要控制液壓糾偏部分，通過控制糾偏油缸的伸出和縮回動(dòng)作來控制機(jī)頭前進(jìn)的方向。
4.注漿控制 注漿控制主要是對(duì)注漿泵和管路閥體的控制，閥體的開合保證漿液注出去以后就不能回流，以確保注漿管路的暢通。
掘進(jìn)機(jī)控制系統(tǒng)的核心部件是可編程序控制器PLC，掘進(jìn)的動(dòng)力來源為各個(gè)動(dòng)作單元的主電機(jī)，包括切削、頂進(jìn)、導(dǎo)向以及注漿四個(gè)泵電機(jī)，控制內(nèi)容包括各個(gè)動(dòng)作單元電機(jī)正反轉(zhuǎn)、各型傳感器信號(hào)采集和電機(jī)起停保護(hù)，控制、采集的主要對(duì)象包括千斤頂傳感器信號(hào)、電機(jī)啟動(dòng)停止繼電器、電機(jī)換向繼電器、電機(jī)保護(hù)繼電器（熱繼電器）、壓力傳感器和電動(dòng)閥門。
典型配置
采用HOLLiAS LM PLC的CPU模塊以及擴(kuò)展模塊來對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)控制。CPU模塊來進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和運(yùn)算，模擬量輸入擴(kuò)展模塊采集千斤頂行程傳感器和壓力傳感器信號(hào)，CPU本體自帶的數(shù)字量輸入輸出點(diǎn)配合數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊采集和控制各泵電機(jī)和閥門的動(dòng)作。
LM CPU模塊本體所帶的40點(diǎn)數(shù)字量輸入、輸出通道，配合8通道繼電器輸出擴(kuò)展模塊以及超大的6K掉電保持內(nèi)存，完全滿足了掘進(jìn)機(jī)較多的數(shù)字量輸入輸出點(diǎn)控制需求和掉電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，模擬量信號(hào)采集模塊以其16位的高分辨率，能夠精準(zhǔn)采集千斤頂行程傳感器和壓力傳感器的電壓電流信號(hào)，使得整個(gè)掘進(jìn)過程精確、高效。
HOLLiAS LM PLC作為掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)，使用效果良好，結(jié)構(gòu)合理，性能可靠，維護(hù)檢修方便快捷，有利于安全生產(chǎn)，減少了故障率，降低了設(shè)備維修成本，提高了整機(jī)的性能與技術(shù)水平，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
