PLC在鑿巖臺車定向定位自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　Samba H1354鑿巖臺車鑿巖定位需使軸(鑿巖臂抬起放下軸、左右轉(zhuǎn)動軸)在三維方向轉(zhuǎn)動配合實(shí)現(xiàn)。盡管兩軸在不同的空問運(yùn)動，但它們都有各自的軸心，并繞軸心運(yùn)轉(zhuǎn)。對于軸定位檢測系統(tǒng)，目前自控行業(yè)采用最多的檢測元件就是旋轉(zhuǎn)編碼器，它在機(jī)器人上得到廣泛運(yùn)用，具有易安裝、精確、可靠性高等特點(diǎn)。對于我們這樣一個系統(tǒng)，采用精心安裝的旋轉(zhuǎn)編碼器，完全可以勝任這樣的檢測任務(wù)。因此，在本系統(tǒng)中，兩個軸的角度檢測均采用旋轉(zhuǎn)編碼器來完成。

　　對于鑿巖臂抬起放下軸，安裝絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器，使旋轉(zhuǎn)編碼器能精確檢測旋轉(zhuǎn)體的角位移，旋轉(zhuǎn)編碼器與被檢測旋轉(zhuǎn)體安裝在相同的軸心線上，在旋轉(zhuǎn)體上加裝隨旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動的附件，此附件直接與旋轉(zhuǎn)編碼器軸相連，當(dāng)被檢測旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時，附件帶動旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)，就可將旋轉(zhuǎn)體角位移同步變成旋轉(zhuǎn)編碼器的角位移，旋轉(zhuǎn)編碼器角

　　位移數(shù)字量上傳至PLC控制系統(tǒng)。

　　對于大臂左右轉(zhuǎn)動軸，安裝增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器軸由大圓盤周邊傳動。編碼器會將旋轉(zhuǎn)方向及圓盤轉(zhuǎn)動線位移量輸入PLC，通過PLC運(yùn)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(tǒng)

　　PLC控制系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)編碼器送來的數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理和計(jì)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，即手動和自動方式。手動方式是操作工通過工業(yè)圖形顯示器顯示的角度，進(jìn)行角度定位操作;自動方式是操作工通過工業(yè)圖形顯示器進(jìn)行角度設(shè)定。設(shè)定完成后由PLC自動起動液壓操作系統(tǒng)，進(jìn)行軸定位操作，至設(shè)定角后，自動停車。

　　為實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)編碼器信號進(jìn)行處理、計(jì)算、控制;輸入模塊接收旋轉(zhuǎn)編碼器信號;輸出模塊通過中間繼電器啟動、停止液壓操作系統(tǒng)的液壓閥。

　　1.3 工業(yè)圖形顯示器操作系統(tǒng)

　　工業(yè)圖形顯示器(即人機(jī)接口)是為方便操作工操作而設(shè)置的，通過與PLC系統(tǒng)通信，顯示器以模擬圖及數(shù)字方式顯示兩個軸的實(shí)際運(yùn)行角度;在自動方式下，通過工業(yè)圖形顯示器所附觸摸屏可設(shè)定角度并控制臺車自動定位。

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的畫面數(shù)據(jù)存儲器，可以自由地設(shè)計(jì)畫而，擴(kuò)展了圖形數(shù)據(jù)的使用能力。高性能的RISC100MHz CPU，加速了畫面數(shù)據(jù)采集和畫面切換。IP65f和NEMA4x/12的防護(hù)等級，可以使顯示器在潮濕或多塵的現(xiàn)場條件下長期工作。觸摸屏操作將復(fù)雜的控制操作變成簡單的畫面觸摸，沒有經(jīng)驗(yàn)的操作工經(jīng)過簡單培訓(xùn)就可以使用。

　　圖2是安裝在臺車遠(yuǎn)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帶來的遠(yuǎn)程控制臺，通過工業(yè)圖形顯示器的觸摸屏可實(shí)現(xiàn)臺車自動定向定位操作;而通過遠(yuǎn)程控制臺可實(shí)現(xiàn)臺車手動定向定位操作。

　　1.4 定位顯示系統(tǒng)

　　定位顯示是為了操作人員方便快捷地確定排位、機(jī)高及對中而設(shè)立的，主要采用3支紅外線光筆完成。其中兩支紅外線光筆安裝在臺車鑿巖機(jī)的兩側(cè)，發(fā)光端向外;另一支光筆安裝在其上部，發(fā)光端向上，安裝時需要確保兩側(cè)的兩條光線在同一水平面上，全部3條光線在同一鉛垂面上，即包含3條光線的鉛垂面應(yīng)與臺車轉(zhuǎn)動臂的轉(zhuǎn)動平面平行。然后標(biāo)定兩平面的距離和包含兩條光線的水平面與臺車大轉(zhuǎn)盤軸心線所在水平面間的距離。以此作為今后臺車現(xiàn)場施工排位線和機(jī)高線標(biāo)注的依據(jù)。操作工根據(jù)兩側(cè)光筆發(fā)出的光線來確定施工排面的排位和機(jī)高，利用上部安裝的光筆確定臺車鑿巖機(jī)的位置是否居中，由此提高臺車的定位速度。

　　2 應(yīng)用

　　本項(xiàng)目的實(shí)施為今后對不具有自動定位能力的臺車進(jìn)行改造積累了經(jīng)驗(yàn)，為將來進(jìn)一步提高全公司的勞動生產(chǎn)效率提供了可能。