分析plc系统在盾构机中的技术应用.doc

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分析PLC系统在盾构机中的技术应用
分析PLC系统在盾构机中的技术应用

摘要：本文结合实际案例具体分析PLC在盾构机中的应用，能更好地在恶劣环境下可靠工作，能帮助盾构机使用维修人员快速排除故障。

关键词：盾构机;PLC系统设计;应用
Abstract:AccordingtopracticalapplicationinthespecificcaseanalysisinPLCofshieldmachine,betterabletoworkreliablyinharshenvironment,canhelpshieldmachinerepairpersonnelrapidtroubleshooting.
Keywords:PLCsystemofshieldmachine;design;application

中图分类号：C35文献标识码：A文章编号：

1、前言
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、电气和自动化控制于一体、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、对地表沉降和环境影响小等优点。但是其体积庞大、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。
2、PLC自动控制系统的硬件设计
下面以国家“863”项目――C型地铁盾构掘进机批量制造为例，设计制造的C型地铁盾构掘进机PLC自动控制系统由三菱电机Q系列PLC和外围元件(如指令元件、执行元件、检测元件及人机界面等)组成，分为1个主站、3个从站，构成一个分区域集散控制系统，PLC各站的功能如下所述(参见图1)。

主站设在控制台，接受来自人机界面和指令元件的操作指令，直接控制盾构掘进机1＃台车的设备，接受1＃站、2＃站、3＃站送到CC－Link现场总线上的开关量信号和模拟量信号，向CC－Link现场总线下传1＃台车的开关量信号和模拟量信号，向1＃站、2＃站、3＃站发出操作指令，与上位计算机进行通信。共有开关量输入128点，开关量输出32点，模拟量输入8点，模拟量输出8点。
1＃站设在1＃低压配电柜内，接受主站的操作指令，接受主站、2＃站、3＃站送到CC－Link现场总线上的开关量信号和模拟量信号，控制盾构2＃台车与3＃台车的设备，向CC－Link现场总线上传2＃台车与3＃台车的开关量信号和模拟量信号。共有开关量输入128点，开关量输出64点，模拟量输入16点，模拟量输出8点。
2＃站设在位于2＃低压配电柜内，接受主站的操作指令，接受主站、1＃站、3＃站送到CC－Link现场总线上的开关量信号和模拟量信号，控制盾构4＃台车与5＃台车的设备，向CC－Link现场总线上传4＃台车与5＃台车的开关量信号和模拟量信号。共有开关量输入64点、开关量输出32点、模拟量输入8点。
3＃站设在拼装控制箱内，接受主站的操作指令，接受主站、1＃站、2＃站送到CC－Link现场总线上的开关量信号和模拟量信号，控制盾构本体和拼装区域的设备，向CC－Link现场总线上传盾构本体和拼装区域的开关量信号和模拟量信号。共有开关量输入160点、开关量输出128点、模拟量输入24点、模拟量输出8点。
为了提高PLC自动控制系统硬件的可维修性，各站统一选用32点的QX41开关量输入模块，统一选用32点的QY41P开关量输出模块，选用8路输入的Q68ADI和Q68ADV模拟量输入模块，统一选用8路输出的Q68DAI模拟量输出模块，统一选用220V供电的Q61P－A2电源模块，主站和3＃站选用Q02HCPU模块，1＃站和2＃站选用Q01CPU模块。另外选用12in的A985GOT－TBA人机界面，选用工业级的监视计算机。这样配置系统的优点是可以最大限度地减少PLC备件种类和数量，简化了PLC自动控制系统，在提高PLC自动控制系统可维修性的同时降低了造价。
3、PLC自动控制系统的通信网络设计
3.1.PLC站间通信网络选型
PLC站间通信网络的类型关系到PLC自动控制系统在恶劣环境下的工作能力。我们曾经使用过75Ω同轴电缆站间通信网络，在盾构掘进机的高电磁干扰环境下通信频繁误码，PLC自动控制系统通信可靠性下降。误码严重时，PLC自动控。作为在工厂PLC自动控制系统和楼宇PLC自动控制系统中常用的控制层MELSECNET/H网络，在盾构掘进机恶劣环境下不再适用。而作为下级的设备层CC－Link网络，在盾构掘进机恶劣环境下的工作能力达到设计要求，可靠性、适用性、可维修性均符合使用要求，优势明显，为盾构掘进机PLC自动控制系统首选的站间通