基于PLC的盾构机推进系统故障排除

冯文强,张 旺（北方重工集团盾构机分公司,沈阳110027）



基于PLC的盾构机推进系统故障排除

冯文强,张 旺
（北方重工集团盾构机分公司,沈阳110027）

摘 要：土压平衡盾构机的推进系统是其关键部分，推进系统出现故障后解决问题的速度直接影响掘进进度，所以能够快速准确的判断推进系统的故障显得尤为重要。通过对推进液压系统、PLC控制系统的熟悉可以更准确的判断故障位置。

关键词：盾构机；PLC；推进系统；故障诊断

0 引言

对于土压平衡盾构机,推进系统是其关键部分,它由PLC自动控制系统控制。推进系统能否正常推进受到的制约条件很多,因此如果在盾构机掘进中推进系统无法推进,故障很难排除。现以北方重工6.28m土压平衡盾构机的推进系统为例,简要介绍盾构机的推进系统故障排除。

1 盾构机plc系统介绍

北方重工盾构机采用施耐德TSX premium系列PLC，使用的PLC变成软件为pl7。采用基于RS485总线的分布式I/O 。Plc硬件结构图如图1所示：

2 盾构机推进系统介绍

盾构机推进系统液压原理图（如图2）。如图2所示推进油缸16个，为单油缸机构，其中1、5、9、13号油缸是带有行程测量系统的油缸,通过这四个油缸可以在盾构机的操作室中显示各自代表组的油缸行程（0 mm～2 200 mm）。油缸在布置均匀布置,被分配以16 个不同的编号1～16 ,按上下左右分为四区,上区包括圆周上方的油缸1、2、16号油缸，右区包括右侧的3、4、5、6号油缸，下区包括下半部分的7、8、9、10、11号油缸，左区包括左半部分的12、13、14、15号油缸，每个分区由一个阀块控制（DK2100、DK2200、DK2300、DK2400），可以控制分区压力，以及单独选择特定的油缸推进以适应不同的底层。各个分区阀块由一个统一的阀块供油DK2500，在DK2500阀块处可以统一控制各油缸的伸出缩回。 推进泵采用一个柱塞式变量泵（jz2000）、两个定量泵（JZ2100、JZ2200）组成的三联泵。柱塞泵高压级调压可为盾构机推进提高足够的油压，柱塞泵低压级调压以及两个定量泵可以提供推进油缸快速伸出缩回所需的流量。推进泵的启动通过CV2005,CV2011，CV2021实现卸荷，泵无负荷运转，当需要油缸动作时系统接入溢流阀实现起压而使油缸动作。

3 运用plc对盾构机推进系统进行故障排查

盾构机推进液压系统使用PLC进行控制，通过PLC给出液压系统所用的模拟量信号以及数字量信号，液压系统的压力、油缸行程等信号也传送给plc实现对推进系统的监控。Plc程序为液压系统的大脑，通过检查PLC程序可以直观的看到推进系统工作时的各个状态，检查PLC程序并调试程序可以快速准确的发现故障并排除故障。

盾构机的推进受诸多因素的影响,主要概括为以下几点：（1）推进系统启动条件不满足，例如电气状态正常、液压油箱正常、推进电机启动、后配套拖拉油缸压力正常、高压电缆限位正常、水管卷筒限位正常等条件；（2）液压系统控制阀不动作；（3）液压泵压力不正常; （4）推进执行机构不正常。

（1）可以通过检查梯形图发现推进系统停止运行时的故障原因。例如可以检查推进系统安全启动条件(PSC)发现是何原因导致推进无法启动。

（2）还可以在停止液压泵的情况下单独强制动作电磁阀，以实现快速排除电气故障，例如：当某个推进油缸不动作时，可以在程序当中强制动作该油缸的控制电磁阀，如果在程序当中强制后电磁阀仍然不动作，可以检查电磁阀线圈的输出电路是否正常，PLC输入输出模块是否正常。这样可以快速排出电气故障。

在检测液压故障时可以通过plc单独控制电磁阀动作，辅助液压工程师分析液压故障，例如：当发现推进液压泵泵头压力不足时可以单独强制动作EV2005电磁阀，并通过PLC强制给出控制液压泵流量的模拟量输出信号FV2000，可以检查推进液压系统安全阀是否正常以及泵在负载为安全阀设定压力情况下的运行情况。

4 结语

土压平衡盾构机掘进系统在盾构机的液压系统中是非常关键的一部分,同时此液压系统出现的故障是最常见的也是最难排除的,作为一名机械工程师,在掌握液压系统的同时也要熟练掌握其电气系统,尤其是PLC 部分(程序的相关知识) ,才能做到将盾构机的故障迅速排除。

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