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PLC控制系統(tǒng)在盾構(gòu)機(jī)上的應(yīng)用
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【摘要】介紹可編程序控制器(PLC)在海瑞克盾構(gòu)機(jī)上的硬件及軟件組成，運(yùn)行過(guò)程。結(jié)合實(shí)例詳細(xì)分析PLC的應(yīng)用及故障的處理。[關(guān)鍵詞]盾構(gòu)機(jī);可編程序控制器;應(yīng)用
我公司使用2臺(tái)德國(guó)海瑞克公司的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，分別擔(dān)負(fù)廣州地鐵三號(hào)線市-番區(qū)間左右隧道的掘進(jìn)任務(wù)。它配備了機(jī)電一體化液壓系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、泡沫發(fā)生系統(tǒng)、膨潤(rùn)土加注系統(tǒng)、密封主軸承自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)和SLS-T隧道激光自動(dòng)控制系統(tǒng)，是當(dāng)今隧道掘進(jìn)設(shè)備中自動(dòng)化程度較高的機(jī)械，由PLC進(jìn)行控制。
1 PLC系統(tǒng)的組成
PLC系統(tǒng)有工控機(jī)、兩臺(tái)調(diào)制解調(diào)器、PLC運(yùn)行及儲(chǔ)存器、各類傳感器等輸入部分及各類電繼電器等輸出部分，見圖1。SIMATIC Man-ager是S7-PLC自動(dòng)控制程序的管理程序，安裝在地面監(jiān)控室的工控機(jī)(上位機(jī))內(nèi)，通過(guò)一臺(tái)在監(jiān)控室的調(diào)制解調(diào)器和一臺(tái)安裝在盾構(gòu)機(jī)調(diào)制解調(diào)器相互譯制，與盾構(gòu)機(jī)的PLC串口相連，從而監(jiān)控和控制PLC運(yùn)行，同時(shí)上位機(jī)也起著掘進(jìn)參數(shù)數(shù)據(jù)保存作用，方便操作人員使用和維護(hù)。PLC系統(tǒng)的軟件主要有地面監(jiān)控室電腦上的操作系統(tǒng)，SIMATIC Manager程序，Netpro程序及監(jiān)控程序PDV，以及安裝在盾構(gòu)機(jī)PLC上的控制程序。
2 PLC系統(tǒng)運(yùn)行
根據(jù)設(shè)定的程序，在某些必要條件滿足時(shí)，PLC才能進(jìn)行下一步工作，否則，程序就不能往下運(yùn)行，設(shè)備停止運(yùn)行，同時(shí)會(huì)將錯(cuò)誤信息顯示在操作室的電腦上。我們按照顯示的錯(cuò)誤信息及代碼去查找故障原因，即PLC是否正常輸入、PLC是否正常輸出、前后輸入/輸出設(shè)備是否正常、連接線路是否良好。這樣分段分析、仔細(xì)排查，故障會(huì)很容易得到解決。
以盾構(gòu)機(jī)中心回轉(zhuǎn)體EP2潤(rùn)滑脂加注系統(tǒng)為例，說(shuō)明S7-PLC自動(dòng)控制程序在盾構(gòu)機(jī)故障排除中的應(yīng)用。在盾構(gòu)機(jī)中，EP2潤(rùn)滑加注系統(tǒng)屬于較復(fù)雜且很重要的部分，包含螺旋機(jī)密封、球軸承密封、中心回轉(zhuǎn)體密封等部位的自動(dòng)密封。本系統(tǒng)的正常運(yùn)行與否不僅關(guān)系到盾構(gòu)機(jī)能否順利運(yùn)行，同時(shí)對(duì)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命起著很重要的作用。EP2加注系統(tǒng)是壓縮空氣通過(guò)由PLC控制的電磁閥為氣動(dòng)泵提供動(dòng)能來(lái)源，輸入氣壓和輸出油脂壓力的比值是1∶50，即1bar的氣壓能產(chǎn)生50bar的油脂壓力。通常將壓縮空氣的壓力調(diào)節(jié)為1.5～2.0bar，即油脂壓力為75～100bar，足以克服油脂在管內(nèi)的損耗，保證輸送到盾構(gòu)機(jī)上的多個(gè)油脂分配閥時(shí)有足夠的壓力，再由油脂分配閥非均勻的將油脂輸送到需要被潤(rùn)滑的部位，達(dá)到自動(dòng)潤(rùn)滑效果， 油脂分配閥在潤(rùn)滑系統(tǒng)中起著重要作用，它的結(jié)構(gòu)組成如圖3所示。其工作過(guò)程：當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，PLC發(fā)出指令為二位二通電磁閥通電，如圖4，具有壓力的油脂進(jìn)入油脂分配閥，開始進(jìn)行油脂分配;在此種情況下，分配閥所分配的油脂量可以通過(guò)控制閥芯的沖程數(shù)進(jìn)行計(jì)算，閥芯的沖程數(shù)通過(guò)脈沖傳感器輸入到PLC，如圖5;當(dāng)累積到一定量的沖程數(shù)時(shí)，PLC發(fā)出指令，停止向電磁閥通電，油脂分配閥的進(jìn)口關(guān)閉，油脂分配結(jié)束。當(dāng)下個(gè)指令發(fā)出時(shí)，照此重復(fù)進(jìn)行。
3 故障排除實(shí)例
一次，在盾構(gòu)機(jī)操作室的電腦上，顯示中心回轉(zhuǎn)體油脂潤(rùn)滑系統(tǒng)故障，通過(guò)利用PLC程序和顯示的錯(cuò)誤信息，查得是油脂分配閥的輸出無(wú)信號(hào)。將沖程傳感器拆除，將一直徑與傳感器內(nèi)徑相差不多的金屬棒體插入其中，作活塞式往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以從PLC輸入指示燈看出，傳感器能正常工作，隨后將其中的一條輸出油脂管拆除，手動(dòng)進(jìn)行注脂，油脂還是不能注出;后將分配閥整體拆下，在機(jī)修房拆開檢查、清潔，最后在清理閥板時(shí)，從閥板孔中取出一顆細(xì)小砂子(直徑約1mm)，再次安裝到盾構(gòu)機(jī)上，試機(jī)正常，原來(lái)是機(jī)修工在更換油脂桶時(shí)，操作不慎，有雜物掉入油脂桶，導(dǎo)致了此故障的發(fā)生。
從上面可以看出，PLC在海瑞克盾構(gòu)機(jī)上得到了很大的應(yīng)用，SIMATIC Manager能很好的幫助我們查找到故障的發(fā)生點(diǎn)，有助我們更準(zhǔn)、更快的排除故障。
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