PLC在鑿巖臺車(chē)定向定位自動(dòng)控制系統中的應用

概述

　　云南銅業(yè)集團公司大紅山銅礦二期工程設計選用無(wú)軌設備開(kāi)采，四個(gè)采區用分段空場(chǎng)法的基建盤(pán)區已進(jìn)入深孔的設計和施工，其深孔主要采用瑞典阿斯特拉公司Samba H1354鑿巖臺車(chē)。由于是在井下施工，作業(yè)環(huán)境相對較差，從江蘇梅山鐵礦和靜鐵山鐵礦進(jìn)口同類(lèi)型設備的使用效果來(lái)看，Samba H1354鑿巖臺車(chē)配套的定向定位控制系統價(jià)格昂貴，但不能適應井下的作業(yè)環(huán)境，實(shí)際使用的時(shí)間短，維護費用高，甚至連廠(chǎng)家的銷(xiāo)售代表也建議不必配置該系統。因此，大紅山銅礦二期工程設計選用的Samba H1354鑿巖臺車(chē)未定購定向定位控制系統。

　　但當穿爆隊在井下進(jìn)行Samba H1354鑿巖臺車(chē)實(shí)際操作和一次成井深孔施工時(shí)，由于設備采用人工定向，因而定向儀器的系統誤差、人為誤差均較大，致使深孔偏差率達5.2% ～10.5%(3～6。)，難以滿(mǎn)足一次成井和下一步盤(pán)區深孔施工的精度要求，同時(shí)其定位、定向時(shí)間太長(cháng)(一般為10～15 min/孔)，使得Samba H1354鑿巖臺車(chē)的鑿巖效率不能充分發(fā)揮。

　　為此，我們決定自行研制Samba H1354鑿巖臺車(chē)定向定位系統，提高定向儀器的精度，降低儀器的系統誤差和人為誤差，從而確保深孔的質(zhì)量，加快設備的定向定位系統的操作速度，最大限度地發(fā)揮該設備的優(yōu)越性能。

　　Samba H1354鑿巖臺車(chē)定向定位系統的研制首先應確保鑿巖臺車(chē)施工的深孔符合設計的精度要求，能為今后的盤(pán)區落礦和一次成井實(shí)驗提供更為可靠的保證;其次，應大幅度節省鑿巖過(guò)程總的定位、定向時(shí)間，提高設備的使用效率;最后，要降低操作人員的勞動(dòng)強度，節約保養維修費用，減少維修時(shí)間，降低單位固定成本和活勞動(dòng)成本。

　　因此，該項目的成功實(shí)施將隨著(zhù)鑿巖臺車(chē)的大量使用而帶來(lái)較大的經(jīng)濟效益。

在進(jìn)口Samba H1354鑿巖臺車(chē)上加裝的定向定位自動(dòng)控制系統由旋轉編碼器、PIE和工業(yè)圖形顯示器構成，可以完成鑿巖臺車(chē)鑿巖角度的設定并自動(dòng)定向定位，大大提高了鑿巖臺車(chē)的工作效率。

　　根據前一階段對鑿巖臺車(chē)掌握的具體數據，確定了提高定向儀器精度、減少定向儀器的系統誤差和人為誤差，縮短定向定位操作時(shí)間，提高鑿巖臺車(chē)工作效率的研制目標。具體控制要求為：定向系統精度0.6°，定向速度控制不大于1 min/孔;定向自動(dòng)化率100%。

　　1 定向控制系統的構成

　　根據我們確定的研制目標，結合深孔鑿巖臺車(chē)的動(dòng)作方式、控制原理及井下高頻振動(dòng)、高溫高濕的作業(yè)環(huán)境，我們進(jìn)行了深入細致的討論分析，最后確定了性能優(yōu)良、價(jià)格合理、適合鑿巖臺車(chē)工作環(huán)境的下列設備作為本系統的主要監測元件和控制器：日本光洋公司的旋轉編碼器，日本歐姆龍公司的CdM1系列PLC，日本Digital公司的工業(yè)圖形顯示器。

　　鑿巖臺車(chē)定向定位系統主要由旋轉編碼器、PLC和工業(yè)圖形顯示器構成(見(jiàn)圖1)。抬臂位置和轉盤(pán)位置由旋轉編碼器檢測，旋轉編碼器的角度信號進(jìn)入PLC后，由PLC進(jìn)行處理和運算，并通過(guò)通信口將處理后的角度信號送到工業(yè)圖形顯示器上顯示，與此同時(shí)，通過(guò)工業(yè)圖形顯示器接受操作工的定位角度輸入指令，根據定位角度輸入指令，由PLC自動(dòng)控制鑿巖臺車(chē)相應的電磁閥，操作鑿巖臂運行到指定角度。