摘 要：本文介紹和利時LM小型PLC以及HT6000系列觸摸屏在振動樁錘改造中的成功應用，概述了振動樁錘的工作原理，介紹了該系統(tǒng)的控制方案，硬件組成以及程序設計的功能特點。

關鍵詞：振動樁錘;PLC;觸摸屏

Abstract: This paper gives a detailed introduction about the Hollysys LM PLC and HT6000 HMI successful application in the vibration of pile hammer. It provides an overview of the work principle of Vibratory Pile Hammer, and introducs the system control program, hardware components, as well as program design features .

Key Words: Vibratory Pile Hammer; PLC; HMI

1 前言

　　隨著現代建筑業(yè)的飛速發(fā)展，樁基礎已從木樁逐漸發(fā)展為鋼筋混凝土樁或鋼樁。校基礎的施工方法和施工機械也有了巨大的發(fā)展。樁的類型大體上可分為兩大類：預制樁和就地灌注樁。預制樁主要采用錘擊的方法將其打入土壤中。其施工機械也從剛開始墜錘、蒸汽錘和柴油錘，發(fā)展到振動錘。液壓振動樁錘的突出優(yōu)點是噪聲小，隨著人們環(huán)保意識的不斷加強，也將足打樁設備發(fā)展的必然趨勢。就地灌注樁是由相應機械成孔后，灌注而成。就地灌注校機械品種繁多。從近年來我國進口的設備情況和國際工程機械展覽會來看，鉆孔機成為灌注樁機械的主力軍。它的發(fā)展也是相當迅速的。

　　振動樁錘是一種廣泛應用各種基礎施工工程的沉拔樁施工機械，由于具有噪音低，沉樁效果好，可在水下作業(yè)等優(yōu)點。

2 設備結構以及工作原理

　　2.1 設備結構

圖1 結構外景

　　振動樁錘核心部件是一臺能耐高加速度的特殊耐振電機，其軸溫可耐95攝氏度，能短時過載使用且有較高的啟動轉矩。其大體結構分為減振框架、振動器、液壓夾頭、液壓操縱箱、導向裝置和電氣控制箱等六部分。

　　2.2 工作原理

　　當設備啟動前，先用吊車將振動樁錘落到樁上，并將夾頭夾在樁管上。然后開啟油泵，啟動液壓夾頭夾緊，通過液壓操縱箱，使夾頭壓力達到10MP。當夾頭夾緊后，主機隨即啟動，開始進入正常工作狀態(tài)。液壓夾頭由油缸、杠桿、滑塊、壓塊等組成，在工作時，它能將樁夾緊，把振動器所產生的激振力可靠的傳遞給樁，由液壓系統(tǒng)中的高壓軸，通過高壓軟管進入油缸，油缸中的活塞推動杠桿，杠桿推動滑塊把樁夾緊。振動器主要由振動箱、偏心塊、軸、齒輪、皮帶輪等組成，耐振電機通過三角帶把動力傳遞給振動箱內一對相嚙合的圓柱齒輪上，齒輪與偏心塊分別裝在兩根軸上，偏心塊高速度旋轉，產生了垂直振動(即激振力)，帶動樁體運動。

3.系統(tǒng)設計以及硬件配置

　　3.1 系統(tǒng)設計

　　考慮該設備使用在露天，潮濕，腐蝕性大，振動大等特殊場合，我們選用了具有三防(防濕熱、防霉菌、防鹽霧)處理，并裝有防振性能好的WAGO接線端子的和利時LM系列PLC以及HT6000系統(tǒng)觸摸屏。保證設備在濕氣、鹽噴、潮濕、高溫、振動大以及各種化學品侵

　　蝕的惡劣環(huán)境下，仍能可靠運行。

圖2 硬件配置

　　為了操作方便以及節(jié)約成本，我們采用和利時LM3107E帶有1路模擬量輸出以及2路模擬量輸入的CPU模塊，通過觸摸屏去調節(jié)變頻器頻率，并反饋運行電流。

　　同時根據設備在現場的使用情況，我們設計了遠程控制裝置，對設備進行遠程無線控制，大大提高了工作效率，同時也保障了現場操作人員的生命安全。

　　3.2 硬件配置

　　LM3107E模塊額定工作電壓220VAC，自帶23點I/O，提供12路DC24V輸入和8路繼電器輸出;同時可進行2路模擬量輸入和1路模擬量輸出處理。

　　HT6600C觸摸屏和LM3107E PLC是通過RS232串口進行通訊，產用MODBUS通訊協議。變頻器的頻率調節(jié)是通過LM3107E本體上帶的一點模擬量輸出信號進行控制，可以選擇0~10V或者0~20mA兩種控制信號。無線按鈕是通過工業(yè)遙控器實現，把接收裝置通過硬接線方式連到PLC數字量輸入端。而發(fā)送裝置者可以在100米范圍內進行無線遙控操作。

4. 程序設計

　　4.1 下位PLC程序設計

　　該下位程序分主程序;自動控制、手動控制以及配方三個子程序。為了讓客戶操作方便，在自動控制子程序里面，實現一鍵控制設備運行全過程。在運行前先設置變頻器量程，主機電流限制值，保壓以及補壓時間值等相應參數。然后只要一觸發(fā)設備啟動按紐，油泵以及夾頭緊先工作，當液壓夾頭達到預定的10MP后。自動啟動主機，振動樁錘開始工作。為了設備運行安全，程序設定每隔一定時間夾頭緊運行進行補壓。同時為了保護設備，當主機運行

　　電流連續(xù)超過限制電流幾分鐘后，出現主機過載報警畫面，并強制停止主機。

　　為了防止誤操作，在主機運行過程中不允許關油泵和松夾頭，如出現誤操作就出現誤操作報警提醒畫面。

　　同時該PLC的編程軟件具有視圖功能，可以通過視圖功能方便的進行程序模擬調試，避免了要經常通過觸摸屏來進行調試并修改程序的麻煩。大大節(jié)省調試的時間，提高工作效率。

　　4.2 上位觸摸屏程序設計

圖3 控制畫面

圖4 參數畫面

圖5 試驗畫面

圖6 配方畫面

　　該觸摸屏裝有LM系列PLC的驅動，所以通信地址連接方便。觸摸屏程序分中英文兩種語言，各畫面間互相切換。一些重要的參數設置了密碼保護，防止誤設置而損壞設備。為了使設備運行更逼真，采用了主機運行動畫顯示功能。

5.結束語

　　隨著國家為拉動內需，刺激經濟增長在修路、建橋等民生工程的大量投入，振動樁錘的發(fā)展也將借此東風而快速發(fā)展。而快速發(fā)展的同時，我們也要考慮到怎樣把先進的自動化技術融合到該行業(yè)當中，使該設備精益求精，使設備的單體工作效率發(fā)揮到最大。通過該成功案例的描述，希望能對該行業(yè)起到投石問路的效果。

參考文獻

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