PLC控制系統(tǒng)在盾構(gòu)機上的應(yīng)用

［摘要］介紹可編程序控制器（PLC）在海瑞克盾構(gòu)機上的硬件及軟件組成，運行過程。結(jié)合實例詳細分析PLC的應(yīng)用及故障的處理。［關(guān)鍵詞］盾構(gòu)機；可編程序控制器；應(yīng)用

我公司使用2臺德國海瑞克公司的土壓平衡式盾構(gòu)機，分別擔(dān)負廣州地鐵三號線市-番區(qū)間左右隧道的掘進任務(wù)。它配備了機電一體化液壓系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、泡沫發(fā)生系統(tǒng)、膨潤土加注系統(tǒng)、密封主軸承自動潤滑系統(tǒng)和SLS-T隧道激光自動控制系統(tǒng)，是當(dāng)今隧道掘進設(shè)備中自動化程度較高的機械，由PLC進行控制。1PLC系統(tǒng)的組成

PLC系統(tǒng)有工控機、兩臺調(diào)制解調(diào)器、PLC運行及儲存器、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。SIMATICMan-ager是S7-PLC自動控制程序的管理程序，安裝在地面監(jiān)控室的工控機（上位機）內(nèi)，通過一臺在監(jiān)控室的調(diào)制解調(diào)器和一臺安裝在盾構(gòu)機調(diào)制解調(diào)器相互譯制，與盾構(gòu)機的PLC串口相連，從而監(jiān)控和控制PLC運行，同時上位機也起著掘進參數(shù)數(shù)據(jù)保存作用，方便操作人員使用和維護。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)，SIMATICManager程序，Netpro程序及監(jiān)控程序PDV，以及安裝在盾構(gòu)機PLC上的控制程序。2PLC系統(tǒng)運行

根據(jù)設(shè)定的程序，在某些必要條件滿足時，PLC才能進行下一步工作，否則，程序就不能往下運行，設(shè)備停止運行，同時會將錯誤信息顯示在操作室的電腦上。我們按照顯示的錯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、仔細排查，故障會很容易得到解決。

以盾構(gòu)機中心回轉(zhuǎn)體EP2潤滑脂加注系統(tǒng)為例，說明S7-PLC自動控制程序在盾構(gòu)機故障排除中的應(yīng)用。在盾構(gòu)機中，EP2潤滑加注系統(tǒng)屬于較復(fù)雜且很重要的部分，包含螺旋機密封、球軸承密封、中心回轉(zhuǎn)體密封等部位的自動密封。本系統(tǒng)的正常運行與否不僅關(guān)系到盾構(gòu)機能否順利運行，同時對延長設(shè)備使用壽命起著很重要的作用。EP2加注系統(tǒng)是壓縮空氣通過由PLC控制的電磁閥為氣動泵提供動能來源，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)機上的多個油脂分配閥時有足夠的壓力，再由油脂分配閥非均勻的將油脂輸送到需要被潤滑的部位，達到自動潤滑效果，如圖2。油脂分配閥在潤滑系統(tǒng)中起著重要作用，它的結(jié)構(gòu)組成如圖3所示。其工作過程：當(dāng)設(shè)備啟動時，PLC發(fā)出指令為二位二通電磁閥通電，如圖4，具有壓力的油脂進入油脂分配閥，開始進行油脂分配；在此種情況下，分配閥所分配的油脂量可以通過控制閥芯的沖程數(shù)進行計算，閥芯的沖程數(shù)通過脈沖傳感器輸入到PLC，如圖5；當(dāng)累積到一定量的沖程數(shù)時，PLC發(fā)出指令，停止向電磁閥通電，油脂分配閥的進口關(guān)閉，油脂分配結(jié)束。當(dāng)下個指令發(fā)出時，照此重復(fù)進行。3故障排除實例

一次，在盾構(gòu)機操作室的電腦上，顯示中心回轉(zhuǎn)體油脂潤滑系統(tǒng)故障，通過利用PLC程序和顯示的錯誤信息，查得是油脂分配閥的輸出無信號。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)運動，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，手動進行注脂，油脂還是不能注出；后將分配閥整體拆下，在機修房拆開檢查、清潔，最后在清理閥板時，從閥板孔中取出一顆細小砂子（直徑約1mm），再次安裝到盾構(gòu)機上，試機正常，原來是機修工在更換油脂桶時，操作不慎，有雜物掉入油脂桶，導(dǎo)致了此故障的發(fā)生