隧道盾构机【PLC在南京长江隧道盾构机上的应用】
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隧道盾构机【PLC在南京长江隧道盾构机上的应用】

2019-12-29 09:44:55 投稿作者: 点击:

PLC在南京长江隧道盾构机上的应用

摘要:现代隧道工程中已逐渐广泛应用盾构机施工,而盾构机的自动控制系统多采用可编程序控制器(PLC)实现,文中介绍了德国西门子PLC在南京长江隧道海瑞克大直径泥水盾构机上的硬件组态及软件组成,运行过程。结合实例分析PLC的应用及故障的处理。

关键词:可编程序控制器;盾构机;应用

工程概况

南京过江通道是《南京城市总体规划》确定的一条重要的城市过江快速通道,连接南京河西新城区-江心洲-浦口区。整个工程通道总长5853m,双洞双线六车道设计,采用“左汊盾构隧道+右汊桥梁”方案,其中左汊盾构隧道(分为左、右线两条隧道)江北起点里程为K3+600,江南梅子洲到达里程为K6+532.756,盾构区间长度为2932.756m,左、右线两条隧道分别采用德国海瑞克公司生产的两台(S349、S350)Φ14.93m泥水加压平衡盾构机施工。左、右线隧道分别于2009年5月20日和8月22日贯通,2010 年 5月1日建成通车,荣获2012~2013年度中国建设工程鲁班奖。

盾构机及对控制系统的要求

每台盾构机全长约134米,主体部分约8米,主体部分主要有刀盘、管片拼装机、碎石机;后配套有3台台车组成,分别装有管片运输吊机、喂片机、液压泵站、变压器、配电柜、泥水罐、储气罐、空压机;以上各部分组成了由西门子PLC控制的液压推进系统、刀盘驱动系统(电机变频调速)、膨润土泥水系统、拼装系统、盾尾油脂加注系统、同步注浆系统、刀盘主轴承自动润滑及密封系统、工业水系统、冷却系统 和VMT激光导向控制系统,是当今隧道掘进设备中自动化集成程度很高的机械。

盾构机在掘进过程中需要大量的检测变量和执行元件,其中包含了大量的位移传感器、温度传感器、压力传感器、流量传感器液位传感器和二十多台变频器、电动机以及大量的比例调节阀,所以该系统需要很多的输入输出点,大量的模拟量信号如1-10vDC、4-20mA、热电阻等,必须选用功能强大的PLC产品作为控制系统且具有快速性、稳定性;无风扇运行与集中/分布式信号模块的热插拔性;高效的组态与本产品和图形工程工具的高级语言相兼容;所有数据、程序原代码和用户专用数据存储在CPU中;满足施工过程中的供电中断和故障保护等特殊要求。

盾构机控制系统组成

该盾构机的PLC控制系统分为两大部分。一部分是由SIMATIC S7-300组成的三个吊机(中箱涵吊机、管片运输吊机、管片转运吊机)的控制系统,其硬件及控制程序都是单独的,其硬件就是由S7-300系列中CPU315-2DP组成的控制

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