PLC在地铁盾构掘进机中的应用

PLC在地铁盾构掘进机中的应用

黄栩锋

广东华隧建设股份有限公司广东广州510000

摘要：近年来，我国的地铁工程得到了较多的建设。在地铁建设中，盾构机是其中非常重要的设备类型。在本文中，将就PLC在地铁盾构掘进机中的应用进行一定的研究。

关键词：PLC；地铁盾构掘进机；应用；

1引言

盾构机是一种振动移动设备，在高湿、高温以及高电磁干扰环境当中工作。该种情况的存在，不仅将对盾构机的实际运行产生影响，且经常在应用当中出现自动化元件误动作的情况，对此，保证能够可靠的运行在恶劣环境当中则成为了盾构机PLC选型的重点内容。

2PLC控制系统硬件设计

某公司制造的C型盾构掘进机系统，其由三菱PLC以及外围元件组成，具有3个从站以及1个组成，共同实现分区域集散控制系统的构成。在该系统中，在控制台上进行主站的设置，使其能够对来自指令元件以及人机界面的操作指令接收，对盾构掘进机1#设备直接控制，同时对现场总线的模拟量、开关量信号接受，在完成信号接受的情况下向CC–link总线下穿1#台车的模拟量、开关量信号，向外发出操作指令，以此实现同上位计算机的通信。其中，1#在1#低压配电柜当中设置，对来自主站的操作指令进行接收，2#在2#低压配电柜当中设置，接收主站指令，3#在拼装控制箱中设置，接收主站指令。为了能够进一步对PLC硬件的可维修性进行提升，不同站点都使用了QX41开关量输入量模块以及QY41P开关量输出模块。该种配置的优点，即能在对系统当中PLC备件数量以及种类进行最大程度减少的基础山盖实现PLC系统的简化，在对其可维修性进行提升的同时实现其整体造价的降低。

3通信网络设计

3.1通信网络选型

在PLC站间，通信网络类型情况十分关键，将对PLC自动控制系统在恶劣环境下工作情况产生直接影响。如果网络质量不高，当其在高电磁环境下工作时，在通信当中则将存在严重的误码情况，并因此大幅度降低其通信可靠性。当误码情况较为严重时，甚至会对控制系统的正常工作产生影响。在以光缆站间方式作为通信网络时，虽然能够对掘进机的高电磁干扰情况进行有效的解决，具有较低的误码率，但光缆头自身机械强度较低、且在制作方面具有较高的要求，在施工现场具体维修方面则存在一定的问题，对工作场所频繁更换的情况存在一定的不适合。同其相比，双绞电缆站通信网络在使用电缆屏蔽层不接地技术后，在实际运行当中则不会受到来自掘进机的干扰，不仅具有较低的通信误码率，且易于现场维修，能够对掘进机经常更换场所的需求进行较好的满足。MELSECNET/H是PLC自动控制系统当中经常应用的控制网络，但在盾构机较为恶劣的运行环境当中则不再适用。作为下级设备层网络，CC-Link网络则能够更好的应用在恶劣环境下，在可维修、可靠以及适用性方面更能够满足要求，具有较好的应用优势，可以说是现今盾构机PLC控制系统中首选的通信网络。

3.2网络结构

在通信网络底层，使用制作维护便利、具有较强抗电磁能力的CC-Link网络，使用双绞电缆作为传输媒介，使用QJ61BT11为接入模块，从站连接数最多为64个，具有较高的通信网络可靠性以及实用性，且在可维护性方面也具有较好的表现。通信网络上层，则使用了具有较好互连性能的以太网，以此实现上位监视计算机同PLC间的通信。接入模块为QJ71E71，对TCP/IP提供支持，使用5类通信线为传输没接，在经过Modem转换后，具有1500m的传输距离，具有较好的适用性。需要指出的是，对于任何一地的远程计算机，都能够通过拨号方式的应用同网络当中PLC实现无缝通信，接入设置为普通Modem，在此过程中，公共电话线为传输媒介，传输速率为56Kbit/s，且在传输距离以及地点方面不存在限制。由于该方式具有点到点通信方式，且同公网物理实现隔离，具有较好的安全性以及易用性，在网络变化方面不存在限制。在盾构设计中，在其控制层对三菱PLC进行应用，以此实现原始数据的采集以及各类调节命令的发出。该网络结构为基于调制解调器以及以太网连接实时通讯网，在控制层，控制人员则可以通过控制面板的应用实现PLC指令的发出。该PLC通过100M以太网连接方式的应用，则能够在实现输出采集后将其实现向工控机测量系统以及参数设置系统的传输，在两个系统经过越限报警、数据打包以及标度变换后，则可以在电脑屏幕当中显示的情况下供为思考。

4软件编制技巧

4.1提升工作可靠性

要想提升PLC控制系统在恶劣环境当中的可靠性，则需要涉及到两方面的内容：第一，需要将主要互锁以及自锁在主站以及3个从站当中进行重复编程；第二，即对一套能够实现自动纠错的程序进行编制，将盾构掘进机系统故障、使用人员错误操作以及通信误码等非常停机动作实现向正常动作的纠正。以刀盘电动机为例，当因系统故障、通信误码以及操作错误等使电动机发生非正常停止指令时，该程序即能够及时做好非正常指令的纠正，即在进行卸载处理后停止刀盘辅助电动机，以此实现控制系统可靠程度的提升。

4.2故障快速排除

在盾构机掘进过程中，导致其发生故障问题的原因可能为液压故障，也可能为电器类故障，为了帮助工作人员可以对故障问题进行快速的排除，则可以做好故障声音报警程序的编制，通过蜂鸣器报警声的不同实现故障位置的快速确定。对于热继电器动作以及断路器跳闸等故障类型，可以在对自诊断程序进行编制的基础上在画面上进行显示，即通过闪烁的方式表示跳闸，并使用闪烁方框、圆框方式的应用对继电器动作进行表示。而对于液压油位低以及滤油器堵塞等问题，也可以在计算即画面当中实现自诊断程序的编制与显示，如可以选择使用红色的方框对故障进行表示。在实际操作中，通过声光报警信号以及故障自诊断程序的应用，则能够帮助维修人员更为便利的实现故障点以及具体类型的确定，以此对掘进设备的可维修性进行进一步的提升。

4.3提高程序可视性

在该内容中，通过GX-Configurator软件的应用即能够以较为便利的方式设定PLC智能化模块，但对该程序而言，其在可视性方面表现较差，可以通过FROM/TO指令的应用设定模块，并使其具有较好的可视性。

5结束语

在盾构掘进机中，PLC控制系统的应用非常关键。在上文中，我们对PLC在地铁盾构掘进机中的应用进行了一定的研究，在实际工作开展中，需要能够充分联系盾构机特点以及环境需求做好PLC的选择与应用，以此更好的保障掘进机的高效运行。

参考文献

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