浅谈PLC在盾构机的应用及故障排除

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1、浅谈PLC在盾构机的应用及故障排除摘要：木文分析了盾构机的工作原理与PLC的组成和系统运行情况，介绍了解决盾构机电气故障的处理方法。关键词：PLC；盾构机；故障诊断；处理方法Abstract:thispaperanalyzestheshieldconstructionmachineworkingprincipleandcompositionofPLCandsystemrunning,thepaperintroducesthesolutionofgasshieldmechanicalandelectricalfaulttreatmentmethod.Keywords:P

2、LC;Shieldconstructionmachine;Faultdiagnosis;Processingmethod中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号:一、刖§随着城市地铁建设的不断加块，盾构法施工以其优质、高速，安全的优势被广泛应用。盾构机是一种集机械、液压、电气和口动化控制于一体、专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备。它具有开挖速度快、质量高、人员劳动强度小、安全性高、対地表沉降和环境影响小等优点。但是其休积庞大、系统复杂，内部管路和线路纵横交错，自动化控制系统先进强大。因此，解决盾构机故障是盾构施工中一个比较棘手的问题。如何快速、准确

3、地找到并解决盾构机的故障是我们一直探索和研究的问题。本文根据公司施工的南京地铁三号线某标段采用的两台徳国海瑞克S-673型土压平衡盾构机（EBP盾构）分析了盾构机的通用工作原理与PLC的组成和系统运行情况、介绍了解决盾构机电气故障的处理方法。二、盾构机原理盾构机是一种综合性很强的机器，仅电气部分就包括电力、电子、电力电子、电机、可编程控制、计算机通信、传感与检测等多方面的技术。盾构机采用电力作为动力來源，通过PLC、触摸屏、变频器、气动、液压来实现隧道掘进中各个环节的自动化。高自动化控制是盾构机的主要特点，盾构施工过程包折挖掘、推进、导向、渣土的改良、渣土的传送、注浆

4、、管片的拼装等；这些过程采用PLC、触摸屏及一些主令开关来实现人机对话。但是，高自动化也为盾构机的安装、调试、维修带来了更大的困难。PLC和触摸屏是盾构机实现自动化的途径，在盾构机维修和调试当中如果能够将图纸、PLC程序和实际情况有机的结合起来，将大大缩短维修、调试时间，提高故障判断的准确性，减少很多可以避免的麻烦。三、PLC系统的组成PLC系统有工控机、两台调制解调器、PLC运行及储存器、各类传感器等输入部分及各类电继电器等输出部分（见图1）。SIMATICMan-ager是S7-PLC自动控制程序的管理程序，安装在地面监控室的工控机（上位机）内，通过一台在监控室的

5、调制解调器和一台安装在盾构机调制解调器相互译制，与盾构机的PLC串口相连，从而监控和控制PLC运行，同时上位机也起着掘进参数数据保存作用，方便操作人员使用和维护。PLC系统的软件主要有地面监控室电脑上的操作系统，SIMATICManager程序，Netpro程序及监控程序PDU,以及安装在盾构机PLC上的控制程序。四、PLC系统运行以盾构机中心回转体EP2润滑脂加注系统为例，说明S7-PLC自动控制程序在盾构机上的应用。在盾构机中，EP2润滑加注系统属于较复杂且很重要的部分，包含螺旋机密封、球轴承密封、屮心回转体密封等部位的自动密封。本系统的正常运行与否不仅关系到盾构

6、机能否顺利运行，同时对延长设备使用寿命起着很重要的作用。EP2加注系统是压缩空气通过由PLC控制的电磁阀为气动泵提供动能來源，输入气压和输出油脂压力的比值是1：50,即lbar的气压能产生50bar的油脂压力。通常将压缩空气的压力调节为1.5〜2.0bar,即油脂压力为75~100bar,足以克服油脂在一级输送管内的压力损耗。油脂经过一级输送管到达电动油脂输送泵，由电动油脂输送泵增压输送至各个分配阀，保证输送到盾构机上的多个油脂分配阀时有足够的压力，再由油脂分配阀非均匀的将油脂输送到需要被润滑的部位，达到自动润滑效果,见图2。图2EP2润滑系统原理图油脂输送泵在润滑系

7、统中起着重要作用，其工作过程：当设备启动时,PLC发出指令为二位二通电磁阀通电，具有压力的油脂进入油脂输向油脂输送泵，开始向各个油脂分配阀；在此种情况下，分配阀所分配的油脂量可以通过控制阀芯的冲程数进行计算，阀芯的冲程数通过脉冲传感器输入到PLC,当累积到一定量的冲程数时，PLC发出指令，停止向电磁阀通电,油脂分配阀的进口关闭，油脂分配结束。当下一个指令发出时，照此重复进行，原理如图3。图3PLC控制原理图五、故障排除实例分析PLC是根据事先设定的程序，在某些必要条件满足时，才能进行下一步工作，否则，程序就不能往下运行，设备停止运行，同时会将错误信息