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盾構機大腦內部控制核心是PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)有7個優(yōu)勢，分別關于盾構機在PLC控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性、可靠性、擴展性、通用性，編程簡單、方便體積小。

盾構機是現(xiàn)代地下工程建設中的重要工具，集光學、機械、電氣、液壓、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術，而且要按照不同的地質進行“量體裁衣”式的設計制造，可靠性要求極高。（電氣控制柜）

這樣一個龐大的機器，其大腦當屬其內部控制核心---自動化PLC控制系統(tǒng)，選擇PLC作為盾構機的控制系統(tǒng)有以下幾個優(yōu)勢：
（1）PLC就有很強的穩(wěn)定性和可靠性：特別是在地鐵施工這樣惡劣的工作環(huán)境，濕氣很重，灰塵 較多，滲水具有腐蝕性，因此對電氣控制系統(tǒng)可靠性要求非常高。
（2）PLC的擴展性和通用性比較好：自1969 年第一臺PLC出現(xiàn)到現(xiàn)在，PLC已成為一個工控標準，在這個標準下，相應元件的選型非常容易。（軟啟動柜）
（3）編程簡單：PLC使用的編程語言簡單通用， 易于掌握，對于編程人員的計算機知識要求比較低，不用去掌握太深層次的硬件和固件知識。 
（4）功能強大，維護方便：對于盾構機這樣需 要上千個I/O點的控制系統(tǒng)，PLC也可以輕松應付，對于其中PID調節(jié)，網(wǎng)絡通信，看門狗等等任務也可以很輕松的完成。PLC由于模塊化了，維護起來 也是非常方便的。（變頻控制柜）

（5）體積小，功耗低，開發(fā)周期短。

盾構機大腦內部控制核心是PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)有7個優(yōu)勢

自動化PLC控制系統(tǒng)的組成和運行：
（1）PLC系統(tǒng)有工控機、兩臺調制解調器、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，管理程序安裝在地面監(jiān)控室的工控機（上位機）內，通過一臺在監(jiān)控室的調制解調器和一臺安裝在盾構機調制解調器相互譯制，與盾構機的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。（軟啟動柜）
（2）根據(jù)設定的程序，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。
自動化PLC控制系統(tǒng)在盾構機上起到了很大的作用，可以提高惡劣環(huán)境下的可靠工作能力及幫助使用維修人員快速排除故障，可以加快工程進度保證工程質量。
1 PLC系統(tǒng)的組成
PLC系統(tǒng)有工控機、兩臺調制解調器、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。SIMATIC Man-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，通過一臺在監(jiān)控室的調制解調器和一臺安裝在盾構機調制解調器相互譯制，與盾構機的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)，SIMATIC Manager程序，Netpro程序及監(jiān)控程序PDV，以及安裝在盾構機PLC上的控制程序。
2 PLC系統(tǒng)運行
根據(jù)設定的程序，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。
以盾構機中心回轉體EP2潤滑脂加注系統(tǒng)為例，說明S7-PLC自動控制程序在盾構機故障排除中的應用。在盾構機中，EP2潤滑加注系統(tǒng)屬于較復雜且很重要的部分，包含螺旋機密封、球軸承密封、中心回轉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系到盾構機能否順利運行，同時對延長設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的氣壓能產生50bar的油脂壓力。通常將壓縮空氣的壓力調節(jié)為1.5～2.0bar，即油脂壓力為75～100bar，足以克服油脂在管內的損耗，保證輸送到盾構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，它的結構組成如圖3所示。其工作過程：當設備啟動時，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閉，油脂分配結束。當下個指令發(fā)出時，照此重復進行。

盾構機大腦內部控制核心是PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)有7個優(yōu)勢

3 故障排除實例
 一次，在盾構機操作室的電腦上，顯示中心回轉體油脂潤滑系統(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徑相差不多的金屬棒體插入其中，作活塞式往復運動，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，zui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，導致了此故障的發(fā)生。
從上面可以看出，PLC在海瑞克盾構機上得到了很大的應用，SIMATIC Manager能很好的幫助我們查找到故障的發(fā)生點，有助我們更準、更快的排除故障。


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