PLC在模拟盾构推进液压系统中的应用

　　1 前言

　　盾构掘进机是一种专用的大型高科技隧道工程综合施工设备。它集机械、电气、液压、测控等多学科技术于一体，具有开挖切削土体、拼装隧道衬砌等功能。采用盾构掘进机，施工速度快，自动化程度高，对地面建筑影响小，有利于保护环境，可广泛用于城市供水、地铁隧道、过江隧道等施工，与传统的隧道施工方式相比，具有明显的优势。

　　由于我国幅员辽阔，不同地区的地质情况复杂多变，有必要形成合乎我国国情的适应性理论指导。而搭建和研究盾构模拟试验平台可以为我国盾构掘进机的设计、制造提供试验数据和理论支持，具有重要的意义。推进液压系统是盾构机的一个关键部分，也是其主要的工作部件。推进液压系统的协调动作可以使盾构掘进机保持合适的姿态，是盾构掘进机能够沿着设计路线方向准确向前推进的前提。本文介绍盾构掘进机推进液压系统的工作原理，并应用三菱Q系列可编程控制器(PLC)等部件构成其电气控制系统，以达到控制要求。

　　2 推进液压系统工作原理

　　盾构掘进机的推进液压系统比较复杂，属于变负载、大功率、小流量的应用场合。本系统采用推进液压缸分组控制技术盾构掘进方向控制及纠偏。即将6个推进液压缸进行分组均布，并对每组分别调整，以完成全推进、单个前进、单个后退、2个后退等动作，从而在符合实际工作要求的前提下，达到控制成本，简化结构的目的 3。其工作原理如图1所示。

　　盾构机推进时，所有三位四通电磁换向阀6均处在推进工作状态，二位二通换向阀3处于关闭状态，远程压力阀根据操作人员的调整建立推进压力，压力传感器9检测到的压力信号和设定的压力信号进行比较，得到的信号传回PIE，最后反馈到比例溢流阀5，自动调节负载压力高低，保证液压缸的输出力为所需的设定值。推进速度的大小可由液压缸内的位移传感器检测到的信号反馈到比例调速阀4。从而调节比例调速阀4中节流阀开度大小来实现。

　　1．二位四通换向阀2,9．压力传感器3．二位二通电磁球阀

　　4．比例调速阀5．比例溢流阀6．三位四通电磁换向阀

　　7．液压锁8．平衡阀1O．液压缸

　　图1 推进液压系统原理图

　　需要多个液压缸同时动作时，二位四通电磁换向阀1通电，主油路暂时断开，待2个液压缸电信号到位后，再使二位四通电磁换向阀1断电，主油路导通，多个液压缸同时动作。推进缸的快速退回控制回路可实现液压缸的单独退回操作，以满足拼装管片的要求。快退时，所选液压缸的三位四通电磁换向阀6处于对液压缸有杆腔供油的位置，进油路上的二位二通换向阀3导通，短路比例流量阀4，采用大流量供油，实现快速返回，液压缸无杆腔的回油经平衡阀流回油箱。