基于PLC的盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)故障排除

馮文強,張 旺（北方重工集團(tuán)盾構(gòu)機(jī)分公司,沈陽110027）

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基于PLC的盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)故障排除

馮文強,張 旺
（北方重工集團(tuán)盾構(gòu)機(jī)分公司,沈陽110027）

摘 要：土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)是其關(guān)鍵部分，推進(jìn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后解決問題的速度直接影響掘進(jìn)進(jìn)度，所以能夠快速準(zhǔn)確的判斷推進(jìn)系統(tǒng)的故障顯得尤為重要。通過對推進(jìn)液壓系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)的熟悉可以更準(zhǔn)確的判斷故障位置。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)；PLC；推進(jìn)系統(tǒng)；故障診斷

0 引言

對于土壓平衡盾構(gòu)機(jī),推進(jìn)系統(tǒng)是其關(guān)鍵部分,它由PLC自動控制系統(tǒng)控制。推進(jìn)系統(tǒng)能否正常推進(jìn)受到的制約條件很多,因此如果在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中推進(jìn)系統(tǒng)無法推進(jìn),故障很難排除。現(xiàn)以北方重工6.28m土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)為例,簡要介紹盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)故障排除。

1 盾構(gòu)機(jī)plc系統(tǒng)介紹

北方重工盾構(gòu)機(jī)采用施耐德TSX premium系列PLC，使用的PLC變成軟件為pl7。采用基于RS485總線的分布式I/O 。Plc硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

2 盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)介紹

盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)液壓原理圖（如圖2）。如圖2所示推進(jìn)油缸16個，為單油缸機(jī)構(gòu)，其中1、5、9、13號油缸是帶有行程測量系統(tǒng)的油缸,通過這四個油缸可以在盾構(gòu)機(jī)的操作室中顯示各自代表組的油缸行程（0 mm～2 200 mm）。油缸在布置均勻布置,被分配以16 個不同的編號1～16 ,按上下左右分為四區(qū),上區(qū)包括圓周上方的油缸1、2、16號油缸，右區(qū)包括右側(cè)的3、4、5、6號油缸，下區(qū)包括下半部分的7、8、9、10、11號油缸，左區(qū)包括左半部分的12、13、14、15號油缸，每個分區(qū)由一個閥塊控制（DK2100、DK2200、DK2300、DK2400），可以控制分區(qū)壓力，以及單獨選擇特定的油缸推進(jìn)以適應(yīng)不同的底層。各個分區(qū)閥塊由一個統(tǒng)一的閥塊供油DK2500，在DK2500閥塊處可以統(tǒng)一控制各油缸的伸出縮回。 推進(jìn)泵采用一個柱塞式變量泵（jz2000）、兩個定量泵（JZ2100、JZ2200）組成的三聯(lián)泵。柱塞泵高壓級調(diào)壓可為盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)提高足夠的油壓，柱塞泵低壓級調(diào)壓以及兩個定量泵可以提供推進(jìn)油缸快速伸出縮回所需的流量。推進(jìn)泵的啟動通過CV2005,CV2011，CV2021實現(xiàn)卸荷，泵無負(fù)荷運轉(zhuǎn)，當(dāng)需要油缸動作時系統(tǒng)接入溢流閥實現(xiàn)起壓而使油缸動作。

3 運用plc對盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行故障排查

盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)液壓系統(tǒng)使用PLC進(jìn)行控制，通過PLC給出液壓系統(tǒng)所用的模擬量信號以及數(shù)字量信號，液壓系統(tǒng)的壓力、油缸行程等信號也傳送給plc實現(xiàn)對推進(jìn)系統(tǒng)的監(jiān)控。Plc程序為液壓系統(tǒng)的大腦，通過檢查PLC程序可以直觀的看到推進(jìn)系統(tǒng)工作時的各個狀態(tài)，檢查PLC程序并調(diào)試程序可以快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)故障并排除故障。

盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)受諸多因素的影響,主要概括為以下幾點：（1）推進(jìn)系統(tǒng)啟動條件不滿足，例如電氣狀態(tài)正常、液壓油箱正常、推進(jìn)電機(jī)啟動、后配套拖拉油缸壓力正常、高壓電纜限位正常、水管卷筒限位正常等條件；（2）液壓系統(tǒng)控制閥不動作；（3）液壓泵壓力不正常; （4）推進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不正常。

（1）可以通過檢查梯形圖發(fā)現(xiàn)推進(jìn)系統(tǒng)停止運行時的故障原因。例如可以檢查推進(jìn)系統(tǒng)安全啟動條件(PSC)發(fā)現(xiàn)是何原因?qū)е峦七M(jìn)無法啟動。

（2）還可以在停止液壓泵的情況下單獨強制動作電磁閥，以實現(xiàn)快速排除電氣故障，例如：當(dāng)某個推進(jìn)油缸不動作時，可以在程序當(dāng)中強制動作該油缸的控制電磁閥，如果在程序當(dāng)中強制后電磁閥仍然不動作，可以檢查電磁閥線圈的輸出電路是否正常，PLC輸入輸出模塊是否正常。這樣可以快速排出電氣故障。

在檢測液壓故障時可以通過plc單獨控制電磁閥動作，輔助液壓工程師分析液壓故障，例如：當(dāng)發(fā)現(xiàn)推進(jìn)液壓泵泵頭壓力不足時可以單獨強制動作EV2005電磁閥，并通過PLC強制給出控制液壓泵流量的模擬量輸出信號FV2000，可以檢查推進(jìn)液壓系統(tǒng)安全閥是否正常以及泵在負(fù)載為安全閥設(shè)定壓力情況下的運行情況。

4 結(jié)語

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)系統(tǒng)在盾構(gòu)機(jī)的液壓系統(tǒng)中是非常關(guān)鍵的一部分,同時此液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障是最常見的也是最難排除的,作為一名機(jī)械工程師,在掌握液壓系統(tǒng)的同時也要熟練掌握其電氣系統(tǒng),尤其是PLC 部分(程序的相關(guān)知識) ,才能做到將盾構(gòu)機(jī)的故障迅速排除。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.216