PLC在鑿巖臺車定向定位自動控制系統(tǒng)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軌設備開采，四個采區(qū)用分段空場法的基建盤區(qū)已進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。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口同類型設備的使用效果來看，Samba H1354鑿巖臺車配套的定向定位控制系統(tǒng)價格昂貴，但不能適應井下的作業(yè)環(huán)境，實際使用的時間短，維護費用高，甚至連廠家的銷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計選用的Samba H1354鑿巖臺車未定購定向定位控制系統(tǒng)。

　　但當穿爆隊在井下進行Samba H1354鑿巖臺車實際操作和一次成井深孔施工時，由于設備采用人工定向，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5.2% ～10.5%(3～6。)，難以滿足一次成井和下一步盤區(qū)深孔施工的精度要求，同時其定位、定向時間太長(一般為10～15 min/孔)，使得Samba H1354鑿巖臺車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，從而確保深孔的質量，加快設備的定向定位系統(tǒng)的操作速度，最大限度地發(fā)揮該設備的優(yōu)越性能。

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

　　因此，該項目的成功實施將隨著鑿巖臺車的大量使用而帶來較大的經(jīng)濟效益。

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

　　根據(jù)前一階段對鑿巖臺車掌握的具體數(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間，提高鑿巖臺車工作效率的研制目標。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;定向自動化率100%。

　　1 定向控制系統(tǒng)的構成

　　根據(jù)我們確定的研制目標，結合深孔鑿巖臺車的動作方式、控制原理及井下高頻振動、高溫高濕的作業(yè)環(huán)境，我們進行了深入細致的討論分析，最后確定了性能優(yōu)良、價格合理、適合鑿巖臺車工作環(huán)境的下列設備作為本系統(tǒng)的主要監(jiān)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。

　　鑿巖臺車定向定位系統(tǒng)主要由旋轉編碼器、PLC和工業(yè)圖形顯示器構成(見圖1)。抬臂位置和轉盤位置由旋轉編碼器檢測，旋轉編碼器的角度信號進入PLC后，由PLC進行處理和運算，并通過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，通過工業(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自動控制鑿巖臺車相應的電磁閥，操作鑿巖臂運行到指定角度。