S7—300型PLC程序在盾構(gòu)機上的運用

周陸軍

摘要：隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器已廣泛運用于各行各業(yè)。PLC正是采用了可編程控制器的原理而發(fā)明的一種電子設(shè)備裝置，這種裝置如今在隧道里操作的盾構(gòu)機上得到廣泛運用。我司進口的海瑞克盾構(gòu)機的電氣控制系統(tǒng)均由S7-300型PLC程序所操作。文章根據(jù)本人的實際操作經(jīng)驗和觀察，分析S7-300型PLC系統(tǒng)的組成和在盾構(gòu)機上的運用，讓我們更好的認識和運用這種技術(shù)，及時地排除機械設(shè)備故障，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機；刀盤電機；變頻器；控制系統(tǒng)

1工程概況

本工程為廣州市220千伏厚德電纜隧道工程（盾構(gòu)段）設(shè)計起止里程為A1K0+557.672~A1K3+099.980，全長2542.308米，包括盾構(gòu)區(qū)間隧道、5個工作井及隧道內(nèi)電纜支架鋼結(jié)構(gòu)等工程內(nèi)容。工程總造價約1.809億，計劃總工期22個月。

盾構(gòu)自始發(fā)井A始發(fā)，先后通過過井B、過井C、過井E，到達吊出井G。盾構(gòu)隧道采用海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機施工，開挖直徑6.28米，混凝土襯砌為1.5米環(huán)寬標準管片（外徑6米、內(nèi)徑5.4米），隧道長2486.307米，最小曲線半徑為350米，最小縱坡5%，隧道埋深約13~17m。

2S7-300 PLC系統(tǒng)的組成以及在盾構(gòu)機上的運用

2.1S7-300 PLC系統(tǒng)的組成

PLC系統(tǒng)有工控機、兩臺調(diào)制解調(diào)器、PLC運行及儲存器、各類傳感器等輸入部分及各類繼電器等輸出部分，SIMATIC Manager是S7-PLC自動控制程序的管理程序，安裝在地面監(jiān)控室的工控機（上位機）內(nèi)，通過一臺在監(jiān)控室的調(diào)制解調(diào)器和一臺安裝在盾構(gòu)機調(diào)制解調(diào)器相互譯制，與盾構(gòu)機的PLC串口相連，從而監(jiān)控和控制PLC運行，同時上位機也起著掘進參數(shù)數(shù)據(jù)保存作用，方便操作人員使用和維護。

PLC系統(tǒng)的軟件主要有地面監(jiān)控室電腦上的操作系統(tǒng)，SIMATIC Manager程序，Netpro程序及監(jiān)控程序PDV，以及安裝在盾構(gòu)機PLC上的控制程序。

2.2S7-300 PLC在盾構(gòu)機上的運行以及故障報警

我們只要把盾構(gòu)機PLC程序設(shè)定好，邏輯條件成立時，PLC才能進行下一步工作，否則，程序就不能往下運行，設(shè)備停止運行，同時會將錯誤信息顯示在操作室的電腦上。我們按照顯示的錯誤信息及代碼去查找故障原因，即PLC是否正常輸入、PLC是否正常輸出、連接線路是否良好。這樣分段分析、仔細排查，故障會很容易得到解決。

工作過程：當(dāng)盾構(gòu)機啟動時，PLC開關(guān)量發(fā)出指令給二位二通電磁閥得電，氣壓源通過二位二通電磁閥進入氣動泵。此時具有壓力的油脂進入油脂分配閥，開始進行油脂分配。在此種情況下，油脂量可以通過控制閥芯的沖程數(shù)進行運算，閥芯的沖程數(shù)信息量通過脈沖傳感器輸入到PLC。PLC通過邏輯運算，當(dāng)累積到一定量的沖程數(shù)時，PLC發(fā)出指令，停止向電磁閥通電，油脂分配閥的進口關(guān)閉，油脂分配結(jié)束。等待PLC下一個工作指令源下發(fā)，如此按照前面的程序步驟反復(fù)運行下去，直到工作指令的停止。

3故障實例

盾構(gòu)在推進中操作室的電腦上，顯示中心回轉(zhuǎn)體油脂潤滑系統(tǒng)故障。第一時間通過利用PLC程序和顯示的錯誤信息，查得是油脂分配閥的輸出無信號。此時只要將沖程傳感器拆除，將與傳感器內(nèi)徑直徑相差不多的金屬棒插入其中，作活塞式往復(fù)運動。可以看出PLC有信號輸入，傳感器能正常工作，隨后將其中的

圖1盾尾油脂電路邏輯圖

一條輸出油脂管拆除，手動進行注脂，油脂還是不能注出。將分配閥解體清潔后發(fā)現(xiàn)，從閥板孔中取出一顆細小砂子（直徑約1mm），再次安裝到盾構(gòu)機上，試機正常。我們分析原來是機修工在更換油脂桶時，操作不慎，有雜物掉入油脂桶，導(dǎo)致了PLC接收不到油脂脈沖信號。

綜合上述分析可知，刀盤電機1能起動和正常工作的必須滿足以下條件:

（1）刀盤電機起動信號I18.2(13/5.4)輸入，且刀盤離合器未處于釋放狀態(tài)，即Q37.3 (13/42.2)的邏輯為0。

（2）刀盤電機停止信號I18.1（Antrieb1aus）有輸入（常閉點）。

（3）刀盤電機斷路開關(guān)處于閉合狀態(tài)，即I53.7 (13/2.4)有信號輸入。

（4）刀盤電機溫度正常不過熱，即I54.0 (13/3.4) 有信號輸入。

（5）盾構(gòu)機冷卻水泵工作正常，即I15.4 (11/4.7) 有信號輸入。

（6）盾構(gòu)機冷卻循環(huán)系統(tǒng)回水正常，即I18.5 (11/19.3) 有信號輸入。

（7）供給泵的工作壓力Komm_datenbaustein.d22要大于20bar，小于35bar。

（8）刀盤急停系統(tǒng)正常，即I54.6（22/3.7）沒有信號輸入。

（9）螺旋機急停系統(tǒng)正常，即I56.6（22/3.7）沒有信號輸入。

4故障的處理

通過對PLC程序的分析，我們對盾構(gòu)機故障的處理將會簡單快速，在實際當(dāng)中我們還可以運用STEP7監(jiān)控軟件進行施工現(xiàn)場故障的處理，若在工程控制線路檢修中，有時故障難以查找時，此時不妨用下STEP7監(jiān)控軟件，針對系統(tǒng)故障進行一次PLC掃描就可以監(jiān)控到是否有信號點的輸入和輸出，針對每一個開關(guān)量都能直觀地顯示它們的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，以便更快更準的找到故障點。

4.1故障現(xiàn)象1

在工地施工時刀盤電機起動即將進行星三角轉(zhuǎn)換時突然停止。我們分析導(dǎo)致故障的原因有兩個，其一，星三角轉(zhuǎn)換時間的設(shè)定值超過了PLC時間的設(shè)定值，其二，主接觸器本應(yīng)吸合的沒吸合或者線路故障導(dǎo)致PLC系統(tǒng)沒有輸出，即沒有2K2的系統(tǒng)輸出。

處理方法：對第一種故障， 則要適當(dāng)調(diào)節(jié)延時繼電器的時間，使其與PLC系統(tǒng)設(shè)定的時間，即T30的設(shè)定值相等或稍小一點。對第二種故障，則要檢查主接觸器常開觸點是否能吸合同時接觸良好或線路用萬用表檢測是否正常。

4.2故障現(xiàn)象2

當(dāng)起動刀盤電機輸入按鈕后，電機根本就不啟動。分析可能導(dǎo)致故障的原因有如下，其一，PLC系統(tǒng)本身有故障，其二，起動輸入信號沒有檢測到PLC信號的輸入，條件不滿足無法進行下一步的邏輯運算。

處理方法：對第一情況，直接檢測PLC（軟件系統(tǒng)或者硬件系統(tǒng)）。對第二種情況，則要檢查控制電源和線路故障，確保PLC有信號輸入。

第三種情況，可能有以下幾種故障存在：

（1）刀盤電機停止常閉信號沒有輸入，分析可能是停止按鈕故障，更換按鈕即可。

（2）盾構(gòu)機冷卻水泵沒有信號輸入系統(tǒng)，則檢查冷卻水泵本身是否有故障，接觸器的常開觸點接觸是否閉合，以及線路是否有回路故障。

（3）盾構(gòu)機冷卻循環(huán)系統(tǒng)回水沒有信號輸入系統(tǒng)，檢查其傳感器是否得電，以及線路是否有故障。

（4）供給泵的工作壓力不正常，先檢查供給泵實際的壓力是否符合要求，如不正常，用安全閥來調(diào)節(jié)流量壓力，使其壓力符合PLC設(shè)定要求，若實際壓力正常，則需檢查壓力傳感器及其線路問題。

（5）刀盤急停系統(tǒng)、螺旋機急停系統(tǒng)有故障動作，只需找到相對應(yīng)的急停開關(guān)復(fù)位，然后在控制面板點擊復(fù)位按鈕即可。

4.3故障現(xiàn)象3

刀盤電機紅燈一閃一閃或常亮，起動電機沒有反應(yīng)。分析的原因可能是電機過熱，亮紅燈報警。若常亮紅燈，則是電機斷路開關(guān)未合上，或因為電機過流而跳閘。

處理方法: 對紅燈一閃一閃的情況，可能是熱敏電阻常閉點斷開或線路故障。則更換好的熱敏電阻、且檢查好線路，也可能是電機真的過熱，則要找出電機發(fā)熱的真正原因且采取相應(yīng)的措施。若常亮紅燈，如果是忘記將斷路開關(guān)合上，則合上斷路開關(guān)即可，若是因為過流保護跳閘，則應(yīng)先檢查斷路開關(guān)設(shè)定的過流保護值是否合理，若設(shè)置沒有問題，則需檢查動力回路是否有短路現(xiàn)象，電機工作是否正常（絕緣老化、線圈燒壞等）。

5結(jié)論

盾構(gòu)機上采用的西門子S7-300是一個大中型控制系統(tǒng)，由于其功能較多、工藝較為復(fù)雜，因此控制的邏輯也較為復(fù)雜。通過對工程實際案例的分析可以得到：要在第一時間處理盾構(gòu)機機械電氣故障，首先應(yīng)建立在對盾構(gòu)機工作原理的理解，處理問題時思路清晰，先總體后部分。其次就S7-300型PLC程序的認知，控制程序的掌握以及邏輯條件的成立。在日后正常的盾構(gòu)機的維修、維護人員如果能對控制程序有一定的理解，則遇到故障時能相對較快的處理。

參考文獻

[1] 陳立定,吳玉香,蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].華南理工大學(xué)出版社,2003.

[2] 陳饋,洪開榮,吳學(xué)松.盾構(gòu)施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社, 2009.

[3] 廖常初主編.跟我動手學(xué)S7-300/400 PLC[M].機械工業(yè)出版社, 2010.

摘要：隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器已廣泛運用于各行各業(yè)。PLC正是采用了可編程控制器的原理而發(fā)明的一種電子設(shè)備裝置，這種裝置如今在隧道里操作的盾構(gòu)機上得到廣泛運用。我司進口的海瑞克盾構(gòu)機的電氣控制系統(tǒng)均由S7-300型PLC程序所操作。文章根據(jù)本人的實際操作經(jīng)驗和觀察，分析S7-300型PLC系統(tǒng)的組成和在盾構(gòu)機上的運用，讓我們更好的認識和運用這種技術(shù)，及時地排除機械設(shè)備故障，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機；刀盤電機；變頻器；控制系統(tǒng)

1工程概況

本工程為廣州市220千伏厚德電纜隧道工程（盾構(gòu)段）設(shè)計起止里程為A1K0+557.672~A1K3+099.980，全長2542.308米，包括盾構(gòu)區(qū)間隧道、5個工作井及隧道內(nèi)電纜支架鋼結(jié)構(gòu)等工程內(nèi)容。工程總造價約1.809億，計劃總工期22個月。

盾構(gòu)自始發(fā)井A始發(fā)，先后通過過井B、過井C、過井E，到達吊出井G。盾構(gòu)隧道采用海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機施工，開挖直徑6.28米，混凝土襯砌為1.5米環(huán)寬標準管片（外徑6米、內(nèi)徑5.4米），隧道長2486.307米，最小曲線半徑為350米，最小縱坡5%，隧道埋深約13~17m。

2S7-300 PLC系統(tǒng)的組成以及在盾構(gòu)機上的運用

2.1S7-300 PLC系統(tǒng)的組成

PLC系統(tǒng)有工控機、兩臺調(diào)制解調(diào)器、PLC運行及儲存器、各類傳感器等輸入部分及各類繼電器等輸出部分，SIMATIC Manager是S7-PLC自動控制程序的管理程序，安裝在地面監(jiān)控室的工控機（上位機）內(nèi)，通過一臺在監(jiān)控室的調(diào)制解調(diào)器和一臺安裝在盾構(gòu)機調(diào)制解調(diào)器相互譯制，與盾構(gòu)機的PLC串口相連，從而監(jiān)控和控制PLC運行，同時上位機也起著掘進參數(shù)數(shù)據(jù)保存作用，方便操作人員使用和維護。

PLC系統(tǒng)的軟件主要有地面監(jiān)控室電腦上的操作系統(tǒng)，SIMATIC Manager程序，Netpro程序及監(jiān)控程序PDV，以及安裝在盾構(gòu)機PLC上的控制程序。

2.2S7-300 PLC在盾構(gòu)機上的運行以及故障報警

我們只要把盾構(gòu)機PLC程序設(shè)定好，邏輯條件成立時，PLC才能進行下一步工作，否則，程序就不能往下運行，設(shè)備停止運行，同時會將錯誤信息顯示在操作室的電腦上。我們按照顯示的錯誤信息及代碼去查找故障原因，即PLC是否正常輸入、PLC是否正常輸出、連接線路是否良好。這樣分段分析、仔細排查，故障會很容易得到解決。

工作過程：當(dāng)盾構(gòu)機啟動時，PLC開關(guān)量發(fā)出指令給二位二通電磁閥得電，氣壓源通過二位二通電磁閥進入氣動泵。此時具有壓力的油脂進入油脂分配閥，開始進行油脂分配。在此種情況下，油脂量可以通過控制閥芯的沖程數(shù)進行運算，閥芯的沖程數(shù)信息量通過脈沖傳感器輸入到PLC。PLC通過邏輯運算，當(dāng)累積到一定量的沖程數(shù)時，PLC發(fā)出指令，停止向電磁閥通電，油脂分配閥的進口關(guān)閉，油脂分配結(jié)束。等待PLC下一個工作指令源下發(fā)，如此按照前面的程序步驟反復(fù)運行下去，直到工作指令的停止。

3故障實例

盾構(gòu)在推進中操作室的電腦上，顯示中心回轉(zhuǎn)體油脂潤滑系統(tǒng)故障。第一時間通過利用PLC程序和顯示的錯誤信息，查得是油脂分配閥的輸出無信號。此時只要將沖程傳感器拆除，將與傳感器內(nèi)徑直徑相差不多的金屬棒插入其中，作活塞式往復(fù)運動?？梢钥闯鯬LC有信號輸入，傳感器能正常工作，隨后將其中的

圖1盾尾油脂電路邏輯圖

一條輸出油脂管拆除，手動進行注脂，油脂還是不能注出。將分配閥解體清潔后發(fā)現(xiàn)，從閥板孔中取出一顆細小砂子（直徑約1mm），再次安裝到盾構(gòu)機上，試機正常。我們分析原來是機修工在更換油脂桶時，操作不慎，有雜物掉入油脂桶，導(dǎo)致了PLC接收不到油脂脈沖信號。

綜合上述分析可知，刀盤電機1能起動和正常工作的必須滿足以下條件:

（1）刀盤電機起動信號I18.2(13/5.4)輸入，且刀盤離合器未處于釋放狀態(tài)，即Q37.3 (13/42.2)的邏輯為0。

（2）刀盤電機停止信號I18.1（Antrieb1aus）有輸入（常閉點）。

（3）刀盤電機斷路開關(guān)處于閉合狀態(tài)，即I53.7 (13/2.4)有信號輸入。

（4）刀盤電機溫度正常不過熱，即I54.0 (13/3.4) 有信號輸入。

（5）盾構(gòu)機冷卻水泵工作正常，即I15.4 (11/4.7) 有信號輸入。

（6）盾構(gòu)機冷卻循環(huán)系統(tǒng)回水正常，即I18.5 (11/19.3) 有信號輸入。

（7）供給泵的工作壓力Komm_datenbaustein.d22要大于20bar，小于35bar。

（8）刀盤急停系統(tǒng)正常，即I54.6（22/3.7）沒有信號輸入。

（9）螺旋機急停系統(tǒng)正常，即I56.6（22/3.7）沒有信號輸入。

4故障的處理

通過對PLC程序的分析，我們對盾構(gòu)機故障的處理將會簡單快速，在實際當(dāng)中我們還可以運用STEP7監(jiān)控軟件進行施工現(xiàn)場故障的處理，若在工程控制線路檢修中，有時故障難以查找時，此時不妨用下STEP7監(jiān)控軟件，針對系統(tǒng)故障進行一次PLC掃描就可以監(jiān)控到是否有信號點的輸入和輸出，針對每一個開關(guān)量都能直觀地顯示它們的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，以便更快更準的找到故障點。

4.1故障現(xiàn)象1

在工地施工時刀盤電機起動即將進行星三角轉(zhuǎn)換時突然停止。我們分析導(dǎo)致故障的原因有兩個，其一，星三角轉(zhuǎn)換時間的設(shè)定值超過了PLC時間的設(shè)定值，其二，主接觸器本應(yīng)吸合的沒吸合或者線路故障導(dǎo)致PLC系統(tǒng)沒有輸出，即沒有2K2的系統(tǒng)輸出。

處理方法：對第一種故障， 則要適當(dāng)調(diào)節(jié)延時繼電器的時間，使其與PLC系統(tǒng)設(shè)定的時間，即T30的設(shè)定值相等或稍小一點。對第二種故障，則要檢查主接觸器常開觸點是否能吸合同時接觸良好或線路用萬用表檢測是否正常。

4.2故障現(xiàn)象2

當(dāng)起動刀盤電機輸入按鈕后，電機根本就不啟動。分析可能導(dǎo)致故障的原因有如下，其一，PLC系統(tǒng)本身有故障，其二，起動輸入信號沒有檢測到PLC信號的輸入，條件不滿足無法進行下一步的邏輯運算。

處理方法：對第一情況，直接檢測PLC（軟件系統(tǒng)或者硬件系統(tǒng)）。對第二種情況，則要檢查控制電源和線路故障，確保PLC有信號輸入。

第三種情況，可能有以下幾種故障存在：

（1）刀盤電機停止常閉信號沒有輸入，分析可能是停止按鈕故障，更換按鈕即可。

（2）盾構(gòu)機冷卻水泵沒有信號輸入系統(tǒng)，則檢查冷卻水泵本身是否有故障，接觸器的常開觸點接觸是否閉合，以及線路是否有回路故障。

（3）盾構(gòu)機冷卻循環(huán)系統(tǒng)回水沒有信號輸入系統(tǒng)，檢查其傳感器是否得電，以及線路是否有故障。

（4）供給泵的工作壓力不正常，先檢查供給泵實際的壓力是否符合要求，如不正常，用安全閥來調(diào)節(jié)流量壓力，使其壓力符合PLC設(shè)定要求，若實際壓力正常，則需檢查壓力傳感器及其線路問題。

（5）刀盤急停系統(tǒng)、螺旋機急停系統(tǒng)有故障動作，只需找到相對應(yīng)的急停開關(guān)復(fù)位，然后在控制面板點擊復(fù)位按鈕即可。

4.3故障現(xiàn)象3

刀盤電機紅燈一閃一閃或常亮，起動電機沒有反應(yīng)。分析的原因可能是電機過熱，亮紅燈報警。若常亮紅燈，則是電機斷路開關(guān)未合上，或因為電機過流而跳閘。

處理方法: 對紅燈一閃一閃的情況，可能是熱敏電阻常閉點斷開或線路故障。則更換好的熱敏電阻、且檢查好線路，也可能是電機真的過熱，則要找出電機發(fā)熱的真正原因且采取相應(yīng)的措施。若常亮紅燈，如果是忘記將斷路開關(guān)合上，則合上斷路開關(guān)即可，若是因為過流保護跳閘，則應(yīng)先檢查斷路開關(guān)設(shè)定的過流保護值是否合理，若設(shè)置沒有問題，則需檢查動力回路是否有短路現(xiàn)象，電機工作是否正常（絕緣老化、線圈燒壞等）。

5結(jié)論

盾構(gòu)機上采用的西門子S7-300是一個大中型控制系統(tǒng)，由于其功能較多、工藝較為復(fù)雜，因此控制的邏輯也較為復(fù)雜。通過對工程實際案例的分析可以得到：要在第一時間處理盾構(gòu)機機械電氣故障，首先應(yīng)建立在對盾構(gòu)機工作原理的理解，處理問題時思路清晰，先總體后部分。其次就S7-300型PLC程序的認知，控制程序的掌握以及邏輯條件的成立。在日后正常的盾構(gòu)機的維修、維護人員如果能對控制程序有一定的理解，則遇到故障時能相對較快的處理。

參考文獻

[1] 陳立定,吳玉香,蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].華南理工大學(xué)出版社,2003.

[2] 陳饋,洪開榮,吳學(xué)松.盾構(gòu)施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社, 2009.

[3] 廖常初主編.跟我動手學(xué)S7-300/400 PLC[M].機械工業(yè)出版社, 2010.

摘要：隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器已廣泛運用于各行各業(yè)。PLC正是采用了可編程控制器的原理而發(fā)明的一種電子設(shè)備裝置，這種裝置如今在隧道里操作的盾構(gòu)機上得到廣泛運用。我司進口的海瑞克盾構(gòu)機的電氣控制系統(tǒng)均由S7-300型PLC程序所操作。文章根據(jù)本人的實際操作經(jīng)驗和觀察，分析S7-300型PLC系統(tǒng)的組成和在盾構(gòu)機上的運用，讓我們更好的認識和運用這種技術(shù)，及時地排除機械設(shè)備故障，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機；刀盤電機；變頻器；控制系統(tǒng)

1工程概況

本工程為廣州市220千伏厚德電纜隧道工程（盾構(gòu)段）設(shè)計起止里程為A1K0+557.672~A1K3+099.980，全長2542.308米，包括盾構(gòu)區(qū)間隧道、5個工作井及隧道內(nèi)電纜支架鋼結(jié)構(gòu)等工程內(nèi)容。工程總造價約1.809億，計劃總工期22個月。

盾構(gòu)自始發(fā)井A始發(fā)，先后通過過井B、過井C、過井E，到達吊出井G。盾構(gòu)隧道采用海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機施工，開挖直徑6.28米，混凝土襯砌為1.5米環(huán)寬標準管片（外徑6米、內(nèi)徑5.4米），隧道長2486.307米，最小曲線半徑為350米，最小縱坡5%，隧道埋深約13~17m。

2S7-300 PLC系統(tǒng)的組成以及在盾構(gòu)機上的運用

2.1S7-300 PLC系統(tǒng)的組成

PLC系統(tǒng)有工控機、兩臺調(diào)制解調(diào)器、PLC運行及儲存器、各類傳感器等輸入部分及各類繼電器等輸出部分，SIMATIC Manager是S7-PLC自動控制程序的管理程序，安裝在地面監(jiān)控室的工控機（上位機）內(nèi)，通過一臺在監(jiān)控室的調(diào)制解調(diào)器和一臺安裝在盾構(gòu)機調(diào)制解調(diào)器相互譯制，與盾構(gòu)機的PLC串口相連，從而監(jiān)控和控制PLC運行，同時上位機也起著掘進參數(shù)數(shù)據(jù)保存作用，方便操作人員使用和維護。

PLC系統(tǒng)的軟件主要有地面監(jiān)控室電腦上的操作系統(tǒng)，SIMATIC Manager程序，Netpro程序及監(jiān)控程序PDV，以及安裝在盾構(gòu)機PLC上的控制程序。

2.2S7-300 PLC在盾構(gòu)機上的運行以及故障報警

我們只要把盾構(gòu)機PLC程序設(shè)定好，邏輯條件成立時，PLC才能進行下一步工作，否則，程序就不能往下運行，設(shè)備停止運行，同時會將錯誤信息顯示在操作室的電腦上。我們按照顯示的錯誤信息及代碼去查找故障原因，即PLC是否正常輸入、PLC是否正常輸出、連接線路是否良好。這樣分段分析、仔細排查，故障會很容易得到解決。

工作過程：當(dāng)盾構(gòu)機啟動時，PLC開關(guān)量發(fā)出指令給二位二通電磁閥得電，氣壓源通過二位二通電磁閥進入氣動泵。此時具有壓力的油脂進入油脂分配閥，開始進行油脂分配。在此種情況下，油脂量可以通過控制閥芯的沖程數(shù)進行運算，閥芯的沖程數(shù)信息量通過脈沖傳感器輸入到PLC。PLC通過邏輯運算，當(dāng)累積到一定量的沖程數(shù)時，PLC發(fā)出指令，停止向電磁閥通電，油脂分配閥的進口關(guān)閉，油脂分配結(jié)束。等待PLC下一個工作指令源下發(fā)，如此按照前面的程序步驟反復(fù)運行下去，直到工作指令的停止。

3故障實例

盾構(gòu)在推進中操作室的電腦上，顯示中心回轉(zhuǎn)體油脂潤滑系統(tǒng)故障。第一時間通過利用PLC程序和顯示的錯誤信息，查得是油脂分配閥的輸出無信號。此時只要將沖程傳感器拆除，將與傳感器內(nèi)徑直徑相差不多的金屬棒插入其中，作活塞式往復(fù)運動?？梢钥闯鯬LC有信號輸入，傳感器能正常工作，隨后將其中的

圖1盾尾油脂電路邏輯圖

一條輸出油脂管拆除，手動進行注脂，油脂還是不能注出。將分配閥解體清潔后發(fā)現(xiàn)，從閥板孔中取出一顆細小砂子（直徑約1mm），再次安裝到盾構(gòu)機上，試機正常。我們分析原來是機修工在更換油脂桶時，操作不慎，有雜物掉入油脂桶，導(dǎo)致了PLC接收不到油脂脈沖信號。

綜合上述分析可知，刀盤電機1能起動和正常工作的必須滿足以下條件:

（1）刀盤電機起動信號I18.2(13/5.4)輸入，且刀盤離合器未處于釋放狀態(tài)，即Q37.3 (13/42.2)的邏輯為0。

（2）刀盤電機停止信號I18.1（Antrieb1aus）有輸入（常閉點）。

（3）刀盤電機斷路開關(guān)處于閉合狀態(tài)，即I53.7 (13/2.4)有信號輸入。

（4）刀盤電機溫度正常不過熱，即I54.0 (13/3.4) 有信號輸入。

（5）盾構(gòu)機冷卻水泵工作正常，即I15.4 (11/4.7) 有信號輸入。

（6）盾構(gòu)機冷卻循環(huán)系統(tǒng)回水正常，即I18.5 (11/19.3) 有信號輸入。

（7）供給泵的工作壓力Komm_datenbaustein.d22要大于20bar，小于35bar。

（8）刀盤急停系統(tǒng)正常，即I54.6（22/3.7）沒有信號輸入。

（9）螺旋機急停系統(tǒng)正常，即I56.6（22/3.7）沒有信號輸入。

4故障的處理

通過對PLC程序的分析，我們對盾構(gòu)機故障的處理將會簡單快速，在實際當(dāng)中我們還可以運用STEP7監(jiān)控軟件進行施工現(xiàn)場故障的處理，若在工程控制線路檢修中，有時故障難以查找時，此時不妨用下STEP7監(jiān)控軟件，針對系統(tǒng)故障進行一次PLC掃描就可以監(jiān)控到是否有信號點的輸入和輸出，針對每一個開關(guān)量都能直觀地顯示它們的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，以便更快更準的找到故障點。

4.1故障現(xiàn)象1

在工地施工時刀盤電機起動即將進行星三角轉(zhuǎn)換時突然停止。我們分析導(dǎo)致故障的原因有兩個，其一，星三角轉(zhuǎn)換時間的設(shè)定值超過了PLC時間的設(shè)定值，其二，主接觸器本應(yīng)吸合的沒吸合或者線路故障導(dǎo)致PLC系統(tǒng)沒有輸出，即沒有2K2的系統(tǒng)輸出。

處理方法：對第一種故障， 則要適當(dāng)調(diào)節(jié)延時繼電器的時間，使其與PLC系統(tǒng)設(shè)定的時間，即T30的設(shè)定值相等或稍小一點。對第二種故障，則要檢查主接觸器常開觸點是否能吸合同時接觸良好或線路用萬用表檢測是否正常。

4.2故障現(xiàn)象2

當(dāng)起動刀盤電機輸入按鈕后，電機根本就不啟動。分析可能導(dǎo)致故障的原因有如下，其一，PLC系統(tǒng)本身有故障，其二，起動輸入信號沒有檢測到PLC信號的輸入，條件不滿足無法進行下一步的邏輯運算。

處理方法：對第一情況，直接檢測PLC（軟件系統(tǒng)或者硬件系統(tǒng)）。對第二種情況，則要檢查控制電源和線路故障，確保PLC有信號輸入。

第三種情況，可能有以下幾種故障存在：

（1）刀盤電機停止常閉信號沒有輸入，分析可能是停止按鈕故障，更換按鈕即可。

（2）盾構(gòu)機冷卻水泵沒有信號輸入系統(tǒng)，則檢查冷卻水泵本身是否有故障，接觸器的常開觸點接觸是否閉合，以及線路是否有回路故障。

（3）盾構(gòu)機冷卻循環(huán)系統(tǒng)回水沒有信號輸入系統(tǒng)，檢查其傳感器是否得電，以及線路是否有故障。

（4）供給泵的工作壓力不正常，先檢查供給泵實際的壓力是否符合要求，如不正常，用安全閥來調(diào)節(jié)流量壓力，使其壓力符合PLC設(shè)定要求，若實際壓力正常，則需檢查壓力傳感器及其線路問題。

（5）刀盤急停系統(tǒng)、螺旋機急停系統(tǒng)有故障動作，只需找到相對應(yīng)的急停開關(guān)復(fù)位，然后在控制面板點擊復(fù)位按鈕即可。

4.3故障現(xiàn)象3

刀盤電機紅燈一閃一閃或常亮，起動電機沒有反應(yīng)。分析的原因可能是電機過熱，亮紅燈報警。若常亮紅燈，則是電機斷路開關(guān)未合上，或因為電機過流而跳閘。

處理方法: 對紅燈一閃一閃的情況，可能是熱敏電阻常閉點斷開或線路故障。則更換好的熱敏電阻、且檢查好線路，也可能是電機真的過熱，則要找出電機發(fā)熱的真正原因且采取相應(yīng)的措施。若常亮紅燈，如果是忘記將斷路開關(guān)合上，則合上斷路開關(guān)即可，若是因為過流保護跳閘，則應(yīng)先檢查斷路開關(guān)設(shè)定的過流保護值是否合理，若設(shè)置沒有問題，則需檢查動力回路是否有短路現(xiàn)象，電機工作是否正常（絕緣老化、線圈燒壞等）。

5結(jié)論

盾構(gòu)機上采用的西門子S7-300是一個大中型控制系統(tǒng)，由于其功能較多、工藝較為復(fù)雜，因此控制的邏輯也較為復(fù)雜。通過對工程實際案例的分析可以得到：要在第一時間處理盾構(gòu)機機械電氣故障，首先應(yīng)建立在對盾構(gòu)機工作原理的理解，處理問題時思路清晰，先總體后部分。其次就S7-300型PLC程序的認知，控制程序的掌握以及邏輯條件的成立。在日后正常的盾構(gòu)機的維修、維護人員如果能對控制程序有一定的理解，則遇到故障時能相對較快的處理。

參考文獻

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