PLC在鑿巖臺車(chē)定向定位自動(dòng)控制系統中的應用
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Samba H1354鑿巖臺車(chē)鑿巖定位需使軸(鑿巖臂抬起放下軸、左右轉動(dòng)軸)在三維方向轉動(dòng)配合實(shí)現。盡管兩軸在不同的空問(wèn)運動(dòng)，但它們都有各自的軸心，并繞軸心運轉。對于軸定位檢測系統，目前自控行業(yè)采用最多的檢測元件就是旋轉編碼器，它在機器人上得到廣泛運用，具有易安裝、精確、可靠性高等特點(diǎn)。對于我們這樣一個(gè)系統，采用精心安裝的旋轉編碼器，完全可以勝任這樣的檢測任務(wù)。因此，在本系統中，兩個(gè)軸的角度檢測均采用旋轉編碼器來(lái)完成。
對于鑿巖臂抬起放下軸，安裝絕對值旋轉編碼器，使旋轉編碼器能精確檢測旋轉體的角位移，旋轉編碼器與被檢測旋轉體安裝在相同的軸心線(xiàn)上，在旋轉體上加裝隨旋轉體轉動(dòng)的附件，此附件直接與旋轉編碼器軸相連，當被檢測旋轉體旋轉時(shí)，附件帶動(dòng)旋轉編碼器旋轉，就可將旋轉體角位移同步變成旋轉編碼器的角位移，旋轉編碼器角
對于大臂左右轉動(dòng)軸，安裝增量型旋轉編碼器，編碼器軸由大圓盤(pán)周邊傳動(dòng)。編碼器會(huì )將旋轉方向及圓盤(pán)轉動(dòng)線(xiàn)位移量輸入PLC，通過(guò)PLC運算可以同樣得到軸的角位移量。此方式可大大提高檢測的精確度并便于安裝。
1.2 PI 控制系統
PLC控制系統將旋轉編碼器送來(lái)的數字信號進(jìn)行轉換處理和計算后，再將角度信號送至工業(yè)圖形顯示器顯示。
有兩種定位方式供選擇，即手動(dòng)和自動(dòng)方式。手動(dòng)方式是操作工通過(guò)工業(yè)圖形顯示器顯示的角度，進(jìn)行角度定位操作;自動(dòng)方式是操作工通過(guò)工業(yè)圖形顯示器進(jìn)行角度設定。設定完成后由PLC自動(dòng)起動(dòng)液壓操作系統，進(jìn)行軸定位操作，至設定角后，自動(dòng)停車(chē)。
為實(shí)現以上功能，所選CJM1系列PIE配置了CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊。CPU對旋轉編碼器信號進(jìn)行處理、計算、控制;輸入模塊接收旋轉編碼器信號;輸出模塊通過(guò)中間繼電器啟動(dòng)、停止液壓操作系統的液壓閥。
1.3 工業(yè)圖形顯示器操作系統
工業(yè)圖形顯示器(即人機接口)是為方便操作工操作而設置的，通過(guò)與PLC系統通信，顯示器以模擬圖及數字方式顯示兩個(gè)軸的實(shí)際運行角度;在自動(dòng)方式下，通過(guò)工業(yè)圖形顯示器所附觸摸屏可設定角度并控制臺車(chē)自動(dòng)定位。
工業(yè)圖形顯示器選用日本Digital公司的GP370系列6英寸(1英寸=2.54 cm)彩色圖形顯示器。這種工業(yè)圖形顯示器采用明亮、清晰的彩色顯示而板，1MB的畫(huà)面數據存儲器，可以自由地設計畫(huà)而，擴展了圖形數據的使用能力。高性能的RISC100MHz CPU，加速了畫(huà)面數據采集和畫(huà)面切換。IP65f和NEMA4x/12的防護等級，可以使顯示器在潮濕或多塵的現場(chǎng)條件下長(cháng)期工作。觸摸屏操作將復雜的控制操作變成簡(jiǎn)單的畫(huà)面觸摸，沒(méi)有經(jīng)驗的操作工經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓就可以使用。
圖2是安裝在臺車(chē)遠程控制臺上的圖形顯示器。圖形顯示器的下方是隨鑿巖臺車(chē)帶來(lái)的遠程控制臺，通過(guò)工業(yè)圖形顯示器的觸摸屏可實(shí)現臺車(chē)自動(dòng)定向定位操作;而通過(guò)遠程控制臺可實(shí)現臺車(chē)手動(dòng)定向定位操作。
1.4 定位顯示系統
定位顯示是為了操作人員方便快捷地確定排位、機高及對中而設立的，主要采用3支紅外線(xiàn)光筆完成。其中兩支紅外線(xiàn)光筆安裝在臺車(chē)鑿巖機的兩側，發(fā)光端向外;另一支光筆安裝在其上部，發(fā)光端向上，安裝時(shí)需要確保兩側的兩條光線(xiàn)在同一水平面上，全部3條光線(xiàn)在同一鉛垂面上，即包含3條光線(xiàn)的鉛垂面應與臺車(chē)轉動(dòng)臂的轉動(dòng)平面平行。然后標定兩平面的距離和包含兩條光線(xiàn)的水平面與臺車(chē)大轉盤(pán)軸心線(xiàn)所在水平面間的距離。以此作為今后臺車(chē)現場(chǎng)施工排位線(xiàn)和機高線(xiàn)標注的依據。操作工根據兩側光筆發(fā)出的光線(xiàn)來(lái)確定施工排面的排位和機高，利用上部安裝的光筆確定臺車(chē)鑿巖機的位置是否居中，由此提高臺車(chē)的定位速度。
2 應用
本項目的實(shí)施為今后對不具有自動(dòng)定位能力的臺車(chē)進(jìn)行改造積累了經(jīng)驗，為將來(lái)進(jìn)一步提高全公司的勞動(dòng)生產(chǎn)效率提供了可能。
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