PLC在鑿巖臺(tái)車(chē)定向定位自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

概述

　　云南銅業(yè)集團(tuán)公司大紅山銅礦二期工程設(shè)計(jì)選用無(wú)軌設(shè)備開(kāi)采，四個(gè)采區(qū)用分段空?qǐng)龇ǖ幕ūP(pán)區(qū)已進(jìn)入深孔的設(shè)計(jì)和施工，其深孔主要采用瑞典阿斯特拉公司Samba H1354鑿巖臺(tái)車(chē)。由于是在井下施工，作業(yè)環(huán)境相對(duì)較差，從江蘇梅山鐵礦和靜鐵山鐵礦進(jìn)口同類(lèi)型設(shè)備的使用效果來(lái)看，Samba H1354鑿巖臺(tái)車(chē)配套的定向定位控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，但不能適應(yīng)井下的作業(yè)環(huán)境，實(shí)際使用的時(shí)間短，維護(hù)費(fèi)用高，甚至連廠家的銷(xiāo)售代表也建議不必配置該系統(tǒng)。因此，大紅山銅礦二期工程設(shè)計(jì)選用的Samba H1354鑿巖臺(tái)車(chē)未定購(gòu)定向定位控制系統(tǒng)。

　　但當(dāng)穿爆隊(duì)在井下進(jìn)行Samba H1354鑿巖臺(tái)車(chē)實(shí)際操作和一次成井深孔施工時(shí)，由于設(shè)備采用人工定向，因而定向儀器的系統(tǒng)誤差、人為誤差均較大，致使深孔偏差率達(dá)5.2% ～10.5%(3～6。)，難以滿(mǎn)足一次成井和下一步盤(pán)區(qū)深孔施工的精度要求，同時(shí)其定位、定向時(shí)間太長(zhǎng)(一般為10～15 min/孔)，使得Samba H1354鑿巖臺(tái)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(tái)車(chē)定向定位系統(tǒng)，提高定向儀器的精度，降低儀器的系統(tǒng)誤差和人為誤差，從而確保深孔的質(zhì)量，加快設(shè)備的定向定位系統(tǒng)的操作速度，最大限度地發(fā)揮該設(shè)備的優(yōu)越性能。

　　Samba H1354鑿巖臺(tái)車(chē)定向定位系統(tǒng)的研制首先應(yīng)確保鑿巖臺(tái)車(chē)施工的深孔符合設(shè)計(jì)的精度要求，能為今后的盤(pán)區(qū)落礦和一次成井實(shí)驗(yàn)提供更為可靠的保證;其次，應(yīng)大幅度節(jié)省鑿巖過(guò)程總的定位、定向時(shí)間，提高設(shè)備的使用效率;最后，要降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約保養(yǎng)維修費(fèi)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(xiàng)目的成功實(shí)施將隨著鑿巖臺(tái)車(chē)的大量使用而帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。

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

　　根據(jù)前一階段對(duì)鑿巖臺(tái)車(chē)掌握的具體數(shù)據(jù)，確定了提高定向儀器精度、減少定向儀器的系統(tǒng)誤差和人為誤差，縮短定向定位操作時(shí)間，提高鑿巖臺(tái)車(chē)工作效率的研制目標(biāo)。具體控制要求為：定向系統(tǒng)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(tǒng)的構(gòu)成

　　根據(jù)我們確定的研制目標(biāo)，結(jié)合深孔鑿巖臺(tái)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(xì)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(tái)車(chē)工作環(huán)境的下列設(shè)備作為本系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)元件和控制器：日本光洋公司的旋轉(zhuǎn)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(tái)車(chē)定向定位系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)編碼器、PLC和工業(yè)圖形顯示器構(gòu)成(見(jiàn)圖1)。抬臂位置和轉(zhuǎn)盤(pán)位置由旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)，旋轉(zhuǎn)編碼器的角度信號(hào)進(jìn)入PLC后，由PLC進(jìn)行處理和運(yùn)算，并通過(guò)通信口將處理后的角度信號(hào)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(jù)定位角度輸入指令，由PLC自動(dòng)控制鑿巖臺(tái)車(chē)相應(yīng)的電磁閥，操作鑿巖臂運(yùn)行到指定角度。