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    摘要在地铁隧道大坝等现代工程建设中，复杂地层或松散软弱地层竖井施工是影响工期的主要因素，故提出竖井挖掘系统研究课题，以解决不同地质条件下竖井施工难点与高风险作业问题，本文主要侧重研究竖井挖掘系统PLC软件设计。本次毕业设计主要使用的PLC控制器软件是STEP 7编程软件，通过软件开发设计，实现了五种典型挖掘模式的过程控制和自动化操作。具体通过PLC编程环境开发控制程序，实现对挖掘机设备的工作过程和运行状态的实时监控，包括大臂、小臂和铣挖机头的启停控制与运行保护、运行轨迹点的采集等。26343
    关键词   竖井挖掘  可编程逻辑控制器  软件设计
    毕业论文设计说明书外文摘要
    Title    PLC software design of vertical shaft excavation system                 
    Abstract
    In the modern construction like subway, tunnel and dam, vertical shaft constructing on the complicated or loose soft layer becomes the crucial point for delaying the deadline. So proposing this project that researches the vertical shaft excavation system to solve the difficulties and problems come from the high risk jobs and different conditions of the ground. This paper focuses mainly on researching the PLC software design of the vertical shaft excavation. This project uses mainly STEP 7 programming software as the controller of the PLC, through the development and design, it has 5 typical excavation modes realizing control and automation. Through programming development of environment to control the software, we can have timely monitor on work process of the excavator, including start and stop control and operation of the protection arm, forearm and milling dig nose, acquisition trajectory points.
    Keywords      vertical shaft excavation    PLC    software design
    目   次
    1  引言    1
    1.1 竖井挖掘系统简介    1
    1.2 开发工具简介    2
    1.3 系统设计目标    2
    1.4 设计原则    3
    2  系统结构图及硬件配置详情    5
    2.1 硬件配置    5
    2.2 系统结构    5
    3  控制系统设计    6
    3.1 通讯网络控制设计    6
    3.2 主站系统控制设计    6
    3.4 挖掘机控制系统软件设计    7
    4  系统控制流程图    9
    4.1 手动模式控制流程图    9
    4.2 自动模式控制流程图    10
    5  PLC软件设计    16
    5.1 各模块功能实现    16
    5.2 手动及自动控制的实现    22
    5.3 软件和硬件的结合方式    23
    5.4 系统设计效果    26
    结  论    28
    致  谢    29
    参考文献30
    1  引言
    1.1 竖井挖掘系统简介
    1.1.1 开发背景
    在小型盾构、顶管法隧道施工中，竖井常用直径为8.0~14.5m，最大井深45m，最高水压4bar，竖井结构为圆形，少数采用矩形。在竖井施工中经常遇到的地质有：种植土、粘土层、淤泥层、砂或粉砂层、卵石层、卵砾石层等地层，多为复合地层，具有软硬不均、地下水丰富渗透水量大、松散且稳定性差的特点。竖井施工难度大周期长风险较高，工期成本不易控制。在软弱松散地层与基岩层过渡段，伴有砂层、卵砾石层、岩石破碎带，竖井施工大多采用沉井法，同时采取地质改良、加固等措施。当竖井超过20m 深时，遇有砂、卵砾石层、岩石过渡段等状况，地下水丰富渗透量大高水压时，因地质环境复杂，强排水过程中易造成涌水涌砂、地面沉降、井体偏斜，导致不能正常下沉。选用不排水施工时，采用抓斗、水力机械出土，遇到砂、卵砾石层与岩石过渡段地层时导致竖井下沉施工困难，采用潜水员水下清理、钻孔爆破，由于潜水员在泥水中处于肓视作业状态，难度大、风险高、效率低，直接影响到项目的施工进展，不能满足现代安全施工的要求。为解决在复杂地层或松散软弱地层竖井施工直接成为盾构施工工期制约的瓶颈问题，故提出竖井挖掘系统研究课题，以解决不同地质条件下沉井施工难点与高风险作业问题。
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