介紹S7-200系列西門子PLC在旋挖鉆機上應(yīng)用。
摘要：本文針對中聯(lián)重科旋挖鉆機設(shè)計開發(fā)中采用的西門子S7-200系列PLC，介紹了S7-200系列PLC的主要特點及在旋挖鉆機上應(yīng)用的主要功能。
一、簡介
ZR200型旋挖鉆機是湖南省長沙市長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司（簡稱中聯(lián)重科）自主研制開發(fā)的一種建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機械。中聯(lián)重科是我國工程機械制造業(yè)的龍頭企業(yè)，主要從事建筑工程、能源工程、交通工程等國家重點基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程所需重大高新技術(shù)裝備的研發(fā)制造。
中聯(lián)重科ZR200型旋挖鉆機是一種大口徑樁基工程的高效成孔設(shè)備，采用卡特彼勒專用可拓展履帶底盤、自行起落折疊桅桿、可伸縮鉆桿和液壓先導控制。具有自動檢測孔深、垂直度自動調(diào)整、回轉(zhuǎn)自動定位、彩色液晶觸摸屏直接監(jiān)控顯示工作狀態(tài)參數(shù)和防誤操作的邏輯功能控制，是大口徑樁基礎(chǔ)工程的 理想的成孔設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，在相同的地層中，旋挖鉆機的成孔速度是傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤鉆機的5～10 倍。在國外發(fā)達國家旋挖鉆機早已作為灌注樁的主要施工機種。近幾年旋挖鉆機在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于鐵路、公路橋梁、市政建設(shè)、高層建筑等地基礎(chǔ)鉆孔灌注樁工程。右圖為中聯(lián)重科ZR200型旋挖鉆機照片。
ZR200型旋挖鉆機的控制系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC的CPU224主模塊、EM223擴展模塊及EM222擴展模塊各一個，實現(xiàn)對旋挖鉆機液壓系統(tǒng)電磁閥的自動控制、外部傳感信號檢測及與液晶觸摸屏通訊實現(xiàn)人機界面等功能。
二、控制系統(tǒng)方案設(shè)計
旋挖鉆機結(jié)構(gòu)復雜、外部傳感裝置分布較多、各機構(gòu)動作邏輯性強，且作業(yè)時工況惡劣、機身振動強烈，需要設(shè)計采用質(zhì)量可靠、功能豐富的控制部件以完成其控制功能。同時操作人員也需要通過清晰、直觀的人機界面對設(shè)備進行全面的掌握與控制。
通過選型對比，設(shè)計方案上采用西門子S7-200系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心實現(xiàn)對旋挖鉆機的全面控制、日本PROFACE 品牌GP系列液晶觸摸屏作為人機界面對話設(shè)備，與外部傳感裝置、液壓執(zhí)行機構(gòu)組成機電液一體化系統(tǒng)。下圖為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：
觸摸屏作為人機界面對話設(shè)備，主要進行鉆進深度、回轉(zhuǎn)角度的顯示、深度設(shè)置、時間校對、及實現(xiàn)有關(guān)功能切換、按鈕、指示、系統(tǒng)調(diào)試等功能。共設(shè)有：主作業(yè)畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、報警記錄畫面、系統(tǒng)調(diào)試畫面。其中主作業(yè)畫面是操作人員工作時的主要對話界面。