桥梁施工液压同步顶推顶升PLC系统设计 （2）

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3 同步顶推顶升系统的构建与实现

1）同步顶推顶升控制系统的构建

（1）同步顶推顶升系统的原理与组成

桥梁同步顶推分为单点顶推式、多点顶推式两种工作模式。

①单点顶推时，平顶推力装置的位置集中于桥台上，其他各桥墩上设置一定的滑动导轨。单点顶推装置结构简单、易于实施；但对于大型结构不适宜使用；

②多点顶推时，在每个桥墩上均设置滑动导轨和顶推装置，将集中的顶推力分散到各个桥墩上。多点顶推与集中单点顶推相比较，可以避免配置大型顶推设备，能有效地控制顶推时梁体的偏移；但多点顶推需要较多的设备装置，操作时同步陛要求较高。

青银高速济南黄河大桥属于大型斜拉索连续钢箱梁结构桥梁，安装采用整体多点顶推方式。首先，在每个临时墩顶部及索塔横梁上安装8套Enerpac顶推系统，这8套顶推液压系统由一套电气控制系统控制，整体在计算机控制下实现推力均衡并保持同步运动。其次，每套液压系统由2套超高压液压泵站、1套高压液压泵站、8个螺母锁紧顶升缸、4个顶推缸及压力和位移传感器等附件构成。

（2）PLC控制系统

控制系统主控制器为S7-300，分控制器由S7-200系列的CPUS7-224构成，利用PLC网络总线PROFIBUS实现主控制器与分控制器的通信，由工控机处理显示各个顶升和顶推缸的信息参数及记录整个顶推过程。其中，主控制器实现对整个系统的集中控制，主要包括：顶升、顶推装置的控制，压力数据、位移数据的采集以及各种故障报警等辅助功能。程序流程图如图24所示。

（3)控制策略

对纵向支撑力变化较大的临时墩，根据支墩的垂直支撑力大小来控制本支墩顶推顶升力的大小；对于恒定支撑力的临时墩，根据系统之前记录的数据控制恒定的顶推力；同时，还要对顶推缸的位移(速度)进行控制，以顶推缸的顶推力和位移作为控制参数，采用闭环控制理论，实现力和位移的协同控制。

（4)控制方式

根据多点牵引式的循环性与箱梁拼接的阶段性，系统使用半自动模式实现控制(分别为每一循环的自动控制及各个阶段的人工控制。匹配相应的辅助系统实现一些基本调节功能以及必要的纠错功能，确保系统应对各种突发状况的能力。

2）同步顶推顶升液压系统的构建

（1）顶推液压系统的构建

如图25所示，同步顶推液压系统由电机、单向阀、顶推缸、压力传感器与位移传感器及控制器等元件组成。系统工作原理：工作压力为32 MPa液压站输出压力油驱动缸，电磁换向阀控制液压缸推出、缩回的方向；液压缸最大总顶推力200 t，液压缸分成左右侧两组，两组均由一个电磁控制阀来控制；临时墩单侧的缸配有压力传感器，用于检测控制指令并控制液压缸的顶推力；顶推力通过比例减压阀来实现力的同步控制，单侧位移由一个位移传感器在保证力同步的同时保证位移同步。液压系统参数如表6所示。

（2）顶升液压系统的构建

如图26所示，同步顶升液压系统主要由超高压电动泵站、螺母自锁缸、液控单向阀、压力传感器、位移传感器和控制器等元件组成。系统工作原理：工作压力为70 MPa电动泵站输出高压油驱动液压缸，电磁换向阀控制液压缸上升、下降的方向；液压缸最大总顶升力2400 t，分成左右侧两组，每组由一个电磁阀控制；临时墩单侧的缸配有压力传感器，并且由位移传感器检测单侧位移；检测数据经控制器运算比较后，发出控制指令通过电磁控制阀来实现对单个墩上的两侧缸的顶升力和位移的控制。液压系统参数如表7所示。