盾構(gòu)機(jī)大腦內(nèi)部控制核心是PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)有7個(gè)優(yōu)勢

盾構(gòu)機(jī)大腦內(nèi)部控制核心是PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)有7個(gè)優(yōu)勢，分別關(guān)于盾構(gòu)機(jī)在PLC控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性、可靠性、擴(kuò)展性、通用性，編程簡單、方便體積小。

盾構(gòu)機(jī)是現(xiàn)代地下工程建設(shè)中的重要工具，集光學(xué)、機(jī)械、電氣、液壓、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測量等多門學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。

這樣一個(gè)龐大的機(jī)器，其大腦當(dāng)屬其內(nèi)部控制核心---自動(dòng)化PLC控制系統(tǒng)，選擇PLC作為盾構(gòu)機(jī)的控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)優(yōu)勢：

（1）PLC就有很強(qiáng)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(duì)電氣控制系統(tǒng)可靠性要求非常高。

（2）PLC的擴(kuò)展性和通用性比較好：自1969 年第一臺(tái)PLC出現(xiàn)到現(xiàn)在，PLC已成為一個(gè)工控標(biāo)準(zhǔn)，在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下，相應(yīng)元件的選型非常容易。（軟啟動(dòng)柜）

（3）編程簡單：PLC使用的編程語言簡單通用， 易于掌握，對(duì)于編程人員的計(jì)算機(jī)知識(shí)要求比較低，不用去掌握太深層次的硬件和固件知識(shí)。

（4）功能強(qiáng)大，維護(hù)方便：對(duì)于盾構(gòu)機(jī)這樣需 要上千個(gè)I/O點(diǎn)的控制系統(tǒng)，PLC也可以輕松應(yīng)付，對(duì)于其中PID調(diào)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)通信，看門狗等等任務(wù)也可以很輕松的完成。PLC由于模塊化了，維護(hù)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。

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自動(dòng)化PLC控制系統(tǒng)的組成和運(yùn)行：

（6）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，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)。（軟啟動(dòng)柜）

（7）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。

自動(dòng)化PLC控制系統(tǒng)在盾構(gòu)機(jī)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(jìn)度保證工程質(zhì)量。

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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。

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以盾構(gòu)機(jī)中心回轉(zhuǎn)體EP2潤滑脂加注系統(tǒng)為例，說明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(dòng)泵提供動(dòng)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(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滑的部位，達(dá)到自動(dòng)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(dòng)時(shí)，PLC發(fā)出指令為二位二通電磁閥通電，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控制閥芯的沖程數(shù)進(jìn)行計(jì)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(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。

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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)體油脂潤滑系統(tǒng)故障，通過利用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，zui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。