盾构推进液压系统的PLC控制

　　盾构是一种集机械、电器、液压、测量和控制等多学科技术于一体、专用于地下隧道工程开挖的重大工程装备。它具有开挖速度快、质量高、人员劳动强度小、安全性高、对地表沉降和环境影响小等优点，与传统的钻爆法隧道施工相比更具有明显的优势，尤其在地质条件复杂、地下水位高而隧道埋深较大时，只能依赖盾构。

　　推进系统是盾构的关键系统之一，主要承担着整个盾构的顶进任务，要求完成盾构的转弯、曲线行进、姿态控制、纠偏以及同步运动等。本文介绍了盾构推进液压系统的工作原理，并应用三菱Q系列PLC等部件构成其电气控制系统，以达到控制要求。

　　1 推进液压系统的工作原理

　　盾构推进液压系统比较复杂，属于变负载、大功率的应用场合。本系统在主油路上采用变量泵实现负载敏感控制；对于6个执行元件液压缸，将其分为六组，进行分组控制。各个分组中的控制模块都相同，图1为推进液压系统单个分组工作原理简图 。

　　盾构推进时，二位二通电磁换向阀1断电，系统压力油经比例调速阀2流出，此时三位四通电磁换向阀9切换到工作状态B位置，液压缸6的活塞杆向前运动。推进过程中，液压缸6中的内置式位移传感器7实时检测推进位移，转换成电信号反馈到比例调速阀2的比例电磁铁上，控制比例调速阀2中节流口的开度，从而实现推进速度的实时控制。为了实现姿态调整，还必须实时控制推进压力，此时可由压力传感器5检测液压缸6的推进压力，转换成电信号反馈到比例溢流阀3的比例电磁铁上，控制比例溢流阀3的节流口开度来实现。分组中的比例溢流阀3和比例调速阀2与压力传感器5和位移传感器7一起构成压力流量复合控制，可实时控制推进系统的推进压力和推进速度 。

　　1.二位二通电磁换向阀 2.比例调速阀 3.比例溢流阀 4.平衡阀 5.压力传感器 6.液压缸

　　7.内置式位移传感器 8.液压锁 9.三位四通电磁换向阀 10.二位四通电磁换向阀

　　图1 推进液压系统工作原理简图

　　快速回退时，二位二通电磁换向阀1得电，短路比例调速阀2，系统采用大流量供油，此时三位四通电磁换向阀9切换到工作状态A位置，液压缸6的活塞杆快速回退，以满足管片拼装的要求。各个分组中的液压锁7与具有Y型中位机能的三位四通电磁换向阀8组成在一起成为锁紧回路，可很好地防止液压油的泄漏。液压缸单独退回时，平衡阀4能起到运动平稳的作用。需要多个液压缸同时动作时，二位四通电磁换向阀10断电，主油路暂时断开，待多个液压缸控制信号到位后，再使二位四通电磁换向阀10得电，主油路导通，从而使得多个液压缸同时工作。