PLC控制技術在牙輪鉆機上的應用

韓立成+劉林江+李兵+吳英俊

摘 要：介紹了PLC控制技術在KY-310B型牙輪鉆機自動控制系統中的使用情況，重點介紹了PLC在牙輪鉆機日常運行中的維護保養，通過一系列的維護保養措施，保障了PLC系統在惡劣環境下的正常運行。

關鍵詞：PLC 牙輪鉆機 控制技術

中圖分類號：Td422 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0038-01

牙輪鉆機是一種適用于大型露天礦山的鉆孔設備，它的性能好壞直接影響礦山的生產效益。某礦山采用的KY-310B型牙輪鉆機是由國內某公司生產的露天采礦用重型鉆孔設備，具有故障率低、穿鑿范圍廣、工作安全可靠等優點。該型號牙輪鉆機的回轉、提升/行走及加壓交流變頻調速系統采用了PLC控制技術，可實現電控系統的實時監控。牙輪鉆機的作業環境惡劣，針對PLC控制系統系統的運行特點，在日常作業中采取一些有效措施，才能更好保證系統的可靠長久運行。

1 PLC在牙輪鉆機調速系統中的應用

在牙輪鉆機鉆孔作業中，為了獲得最好的經濟效益，就需要牙輪鉆機采用最佳的鉆孔參數，這其中就包括鉆具的轉速、軸壓等參數的選擇確定及合理組合。為使牙輪鉆機在多種巖性變化的巖層中始終能獲得最佳的鉆進速度，需要對鉆機的回轉機構與提升行走機構進行實時的速度調節。特別是牙輪鉆機的回轉機構，在鉆孔過程中由于巖性的變化回轉電機的負載變化較為頻繁。因此，需要對牙輪鉆機的回轉、提升/行走及加壓交流變頻調速系統進行實時可靠的監控調節。

KY-310B型牙輪鉆機電氣控制系統應用了觸摸屏和PLC技術，可實現電控系統的監控，對鉆機進行局部自動控制。另外，在操作臺顯示屏上可以直觀地了解鉆機運行狀態，大大方便了設備操作。牙輪鉆機交流變頻調速系統，其原理如圖1所示。PLC主站一方面負責讀取各個變頻器的數據和狀態，然后把這些數據送入其內部處理器進行處理和運算，從而實現對變頻器的數據、位置和狀態進行判斷和運算。另一方面，PLC主站將從內部處理器獲得的變頻器運動控制數據通過PROFIBUS-DP總線發送給回轉行走變頻器，從而驅動變頻器運行，實現設備的驅動控制。

2 PLC的日常維護

PLC為精密電子產品，在生產中要求能長時間不間斷的運行，因此PLC對運行環境要求極高。鉆機應用了PLC控制技術，可實現電控系統的實時監控調節功能，盡管PLC具有可靠性高、抗干擾能力強等特點，但在牙輪鉆機上，由于礦山環境粉塵大、供電質量不高、電磁干擾強及頻繁震動等，很可能影響PLC的正常運行，產生錯誤的信號輸出，這將會導致設備失控或事故發生。要提高PLC控制系統的可靠性，一方面要求制造廠家采用高質量電氣性能穩定的電器元件，并在PLC內部本身做好抗干擾措施；另一方面，要求控制系統設計、安裝和使用維護時注意外部干擾源對PLC的干擾，采取一些措施有效地增強系統的抗干擾性能。針對牙輪鉆機的作業環境，應從以下方面注意對PLC進行日常運行維護。

2.1 保持環境溫度適宜

通常情況下PLC要求運行環境溫度在0～55之間，要求四周通風散熱空間足夠大。在KY-310B型牙輪鉆機上，PLC安裝在電氣控制柜里，與其他散熱量大的部件（如空壓機）均放置在機械室內，周圍環境溫度較高。為避免控制柜內溫度太高，應經常檢查柜內安裝的散熱風扇，確保散熱風扇運轉正常。在寒冷的冬季，在電氣設備啟動前應用暖風機對機械室進行加熱，確保環境溫度達到運行要求。

2.2 工作環境濕度合適

為了保證PLC的絕緣性能，通常要求空氣的相對濕度小于85%（無凝露）。濕度太大，容易影響模擬信號的輸入/輸出精度。因此，應該確保PLC所處環境通風干燥，特別是不能讓電氣控制柜結露雨淋。

2.3 注意抗震防護檢查

牙輪鉆機在鉆孔過程中，不可避免的會產生劇烈的震動。PLC在運行時，應盡量保持平穩、避免震動，以防止造成接線或元器件插接松動。因此，必須經常對電氣控制柜的減震裝置進行檢查，確保控制柜內的聯接電纜、聯接螺釘、外部接線及安裝螺釘緊固可靠。

2.4 空氣質量適合

露天礦山生產不可避免會產生大量粉塵，牙輪鉆機作業時也會產生大量粉塵，粉塵會對PLC帶來不利影響。因此，需要定期對控制柜內的PLC進行清潔除塵，確保PLC的工作環境清潔。

2.5 保證電源穩定

目前為止，PLC對于供電電源帶來的干擾具有一定的抵抗能力，允許有一定的波動范圍，但電源的波動不應超出PLC規定的范圍。如果電源波動太大，或干擾明顯，需要對電源采取凈化。在PLC系統中，日常維護時還需要檢查PLC基本單元上的電池電壓，當電池電壓跌落指示燈亮時，必須及時更換系統電池。另外，良好的接地可以抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，避免偶然發生的電壓沖擊對PLC的危害。因此，應經常檢查PLC的接地線是否可靠。

3 結語

隨著露天礦山的數字化建設，牙輪鉆機也在向大型化和全自動化、智能化方向發展。以PLC為基礎的控制裝置能夠將牙輪鉆機的全部控制和顯示功能集中在一起，可控制鉆進參數，監控設備狀態，實現自動鉆進、自動調平和自動潤滑，各種參數的自動監測和調整，可以進一步提高牙輪鉆機的生產效率和安全性。PLC的主體構成元器件是半導體器件，考慮到牙輪鉆機作業環境的影響，隨著使用時間的延長，元器件逐漸老化，要做好定期檢修與日常維護，才能更好的能保證系統的正常運行。

參考文獻

[1] 賀建平，魯娜.淺談國內外牙輪鉆機的現狀及發展趨勢[J].機械管理開發，2012（6）：115-116.

[2] 魏麗君，王英博，呂國慶.牙輪鉆機變頻調速[J].遼寧工程技術大學學報，2006（2）：241-242.

[3] 姚燦陽，魏盛遠，凌全凱.變頻調速技術在牙輪鉆機中的應用[J].礦山機械，2009（7）：4-7.

摘 要：介紹了PLC控制技術在KY-310B型牙輪鉆機自動控制系統中的使用情況，重點介紹了PLC在牙輪鉆機日常運行中的維護保養，通過一系列的維護保養措施，保障了PLC系統在惡劣環境下的正常運行。

關鍵詞：PLC 牙輪鉆機 控制技術

中圖分類號：Td422 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0038-01

牙輪鉆機是一種適用于大型露天礦山的鉆孔設備，它的性能好壞直接影響礦山的生產效益。某礦山采用的KY-310B型牙輪鉆機是由國內某公司生產的露天采礦用重型鉆孔設備，具有故障率低、穿鑿范圍廣、工作安全可靠等優點。該型號牙輪鉆機的回轉、提升/行走及加壓交流變頻調速系統采用了PLC控制技術，可實現電控系統的實時監控。牙輪鉆機的作業環境惡劣，針對PLC控制系統系統的運行特點，在日常作業中采取一些有效措施，才能更好保證系統的可靠長久運行。

1 PLC在牙輪鉆機調速系統中的應用

在牙輪鉆機鉆孔作業中，為了獲得最好的經濟效益，就需要牙輪鉆機采用最佳的鉆孔參數，這其中就包括鉆具的轉速、軸壓等參數的選擇確定及合理組合。為使牙輪鉆機在多種巖性變化的巖層中始終能獲得最佳的鉆進速度，需要對鉆機的回轉機構與提升行走機構進行實時的速度調節。特別是牙輪鉆機的回轉機構，在鉆孔過程中由于巖性的變化回轉電機的負載變化較為頻繁。因此，需要對牙輪鉆機的回轉、提升/行走及加壓交流變頻調速系統進行實時可靠的監控調節。

KY-310B型牙輪鉆機電氣控制系統應用了觸摸屏和PLC技術，可實現電控系統的監控，對鉆機進行局部自動控制。另外，在操作臺顯示屏上可以直觀地了解鉆機運行狀態，大大方便了設備操作。牙輪鉆機交流變頻調速系統，其原理如圖1所示。PLC主站一方面負責讀取各個變頻器的數據和狀態，然后把這些數據送入其內部處理器進行處理和運算，從而實現對變頻器的數據、位置和狀態進行判斷和運算。另一方面，PLC主站將從內部處理器獲得的變頻器運動控制數據通過PROFIBUS-DP總線發送給回轉行走變頻器，從而驅動變頻器運行，實現設備的驅動控制。

2 PLC的日常維護

PLC為精密電子產品，在生產中要求能長時間不間斷的運行，因此PLC對運行環境要求極高。鉆機應用了PLC控制技術，可實現電控系統的實時監控調節功能，盡管PLC具有可靠性高、抗干擾能力強等特點，但在牙輪鉆機上，由于礦山環境粉塵大、供電質量不高、電磁干擾強及頻繁震動等，很可能影響PLC的正常運行，產生錯誤的信號輸出，這將會導致設備失控或事故發生。要提高PLC控制系統的可靠性，一方面要求制造廠家采用高質量電氣性能穩定的電器元件，并在PLC內部本身做好抗干擾措施；另一方面，要求控制系統設計、安裝和使用維護時注意外部干擾源對PLC的干擾，采取一些措施有效地增強系統的抗干擾性能。針對牙輪鉆機的作業環境，應從以下方面注意對PLC進行日常運行維護。

2.1 保持環境溫度適宜

通常情況下PLC要求運行環境溫度在0～55之間，要求四周通風散熱空間足夠大。在KY-310B型牙輪鉆機上，PLC安裝在電氣控制柜里，與其他散熱量大的部件（如空壓機）均放置在機械室內，周圍環境溫度較高。為避免控制柜內溫度太高，應經常檢查柜內安裝的散熱風扇，確保散熱風扇運轉正常。在寒冷的冬季，在電氣設備啟動前應用暖風機對機械室進行加熱，確保環境溫度達到運行要求。

2.2 工作環境濕度合適

為了保證PLC的絕緣性能，通常要求空氣的相對濕度小于85%（無凝露）。濕度太大，容易影響模擬信號的輸入/輸出精度。因此，應該確保PLC所處環境通風干燥，特別是不能讓電氣控制柜結露雨淋。

2.3 注意抗震防護檢查

牙輪鉆機在鉆孔過程中，不可避免的會產生劇烈的震動。PLC在運行時，應盡量保持平穩、避免震動，以防止造成接線或元器件插接松動。因此，必須經常對電氣控制柜的減震裝置進行檢查，確保控制柜內的聯接電纜、聯接螺釘、外部接線及安裝螺釘緊固可靠。

2.4 空氣質量適合

露天礦山生產不可避免會產生大量粉塵，牙輪鉆機作業時也會產生大量粉塵，粉塵會對PLC帶來不利影響。因此，需要定期對控制柜內的PLC進行清潔除塵，確保PLC的工作環境清潔。

2.5 保證電源穩定

目前為止，PLC對于供電電源帶來的干擾具有一定的抵抗能力，允許有一定的波動范圍，但電源的波動不應超出PLC規定的范圍。如果電源波動太大，或干擾明顯，需要對電源采取凈化。在PLC系統中，日常維護時還需要檢查PLC基本單元上的電池電壓，當電池電壓跌落指示燈亮時，必須及時更換系統電池。另外，良好的接地可以抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，避免偶然發生的電壓沖擊對PLC的危害。因此，應經常檢查PLC的接地線是否可靠。

3 結語

隨著露天礦山的數字化建設，牙輪鉆機也在向大型化和全自動化、智能化方向發展。以PLC為基礎的控制裝置能夠將牙輪鉆機的全部控制和顯示功能集中在一起，可控制鉆進參數，監控設備狀態，實現自動鉆進、自動調平和自動潤滑，各種參數的自動監測和調整，可以進一步提高牙輪鉆機的生產效率和安全性。PLC的主體構成元器件是半導體器件，考慮到牙輪鉆機作業環境的影響，隨著使用時間的延長，元器件逐漸老化，要做好定期檢修與日常維護，才能更好的能保證系統的正常運行。

參考文獻

[1] 賀建平，魯娜.淺談國內外牙輪鉆機的現狀及發展趨勢[J].機械管理開發，2012（6）：115-116.

[2] 魏麗君，王英博，呂國慶.牙輪鉆機變頻調速[J].遼寧工程技術大學學報，2006（2）：241-242.

[3] 姚燦陽，魏盛遠，凌全凱.變頻調速技術在牙輪鉆機中的應用[J].礦山機械，2009（7）：4-7.

摘 要：介紹了PLC控制技術在KY-310B型牙輪鉆機自動控制系統中的使用情況，重點介紹了PLC在牙輪鉆機日常運行中的維護保養，通過一系列的維護保養措施，保障了PLC系統在惡劣環境下的正常運行。

關鍵詞：PLC 牙輪鉆機 控制技術

中圖分類號：Td422 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0038-01

牙輪鉆機是一種適用于大型露天礦山的鉆孔設備，它的性能好壞直接影響礦山的生產效益。某礦山采用的KY-310B型牙輪鉆機是由國內某公司生產的露天采礦用重型鉆孔設備，具有故障率低、穿鑿范圍廣、工作安全可靠等優點。該型號牙輪鉆機的回轉、提升/行走及加壓交流變頻調速系統采用了PLC控制技術，可實現電控系統的實時監控。牙輪鉆機的作業環境惡劣，針對PLC控制系統系統的運行特點，在日常作業中采取一些有效措施，才能更好保證系統的可靠長久運行。

1 PLC在牙輪鉆機調速系統中的應用

在牙輪鉆機鉆孔作業中，為了獲得最好的經濟效益，就需要牙輪鉆機采用最佳的鉆孔參數，這其中就包括鉆具的轉速、軸壓等參數的選擇確定及合理組合。為使牙輪鉆機在多種巖性變化的巖層中始終能獲得最佳的鉆進速度，需要對鉆機的回轉機構與提升行走機構進行實時的速度調節。特別是牙輪鉆機的回轉機構，在鉆孔過程中由于巖性的變化回轉電機的負載變化較為頻繁。因此，需要對牙輪鉆機的回轉、提升/行走及加壓交流變頻調速系統進行實時可靠的監控調節。

KY-310B型牙輪鉆機電氣控制系統應用了觸摸屏和PLC技術，可實現電控系統的監控，對鉆機進行局部自動控制。另外，在操作臺顯示屏上可以直觀地了解鉆機運行狀態，大大方便了設備操作。牙輪鉆機交流變頻調速系統，其原理如圖1所示。PLC主站一方面負責讀取各個變頻器的數據和狀態，然后把這些數據送入其內部處理器進行處理和運算，從而實現對變頻器的數據、位置和狀態進行判斷和運算。另一方面，PLC主站將從內部處理器獲得的變頻器運動控制數據通過PROFIBUS-DP總線發送給回轉行走變頻器，從而驅動變頻器運行，實現設備的驅動控制。

2 PLC的日常維護

PLC為精密電子產品，在生產中要求能長時間不間斷的運行，因此PLC對運行環境要求極高。鉆機應用了PLC控制技術，可實現電控系統的實時監控調節功能，盡管PLC具有可靠性高、抗干擾能力強等特點，但在牙輪鉆機上，由于礦山環境粉塵大、供電質量不高、電磁干擾強及頻繁震動等，很可能影響PLC的正常運行，產生錯誤的信號輸出，這將會導致設備失控或事故發生。要提高PLC控制系統的可靠性，一方面要求制造廠家采用高質量電氣性能穩定的電器元件，并在PLC內部本身做好抗干擾措施；另一方面，要求控制系統設計、安裝和使用維護時注意外部干擾源對PLC的干擾，采取一些措施有效地增強系統的抗干擾性能。針對牙輪鉆機的作業環境，應從以下方面注意對PLC進行日常運行維護。

2.1 保持環境溫度適宜

通常情況下PLC要求運行環境溫度在0～55之間，要求四周通風散熱空間足夠大。在KY-310B型牙輪鉆機上，PLC安裝在電氣控制柜里，與其他散熱量大的部件（如空壓機）均放置在機械室內，周圍環境溫度較高。為避免控制柜內溫度太高，應經常檢查柜內安裝的散熱風扇，確保散熱風扇運轉正常。在寒冷的冬季，在電氣設備啟動前應用暖風機對機械室進行加熱，確保環境溫度達到運行要求。

2.2 工作環境濕度合適

為了保證PLC的絕緣性能，通常要求空氣的相對濕度小于85%（無凝露）。濕度太大，容易影響模擬信號的輸入/輸出精度。因此，應該確保PLC所處環境通風干燥，特別是不能讓電氣控制柜結露雨淋。

2.3 注意抗震防護檢查

牙輪鉆機在鉆孔過程中，不可避免的會產生劇烈的震動。PLC在運行時，應盡量保持平穩、避免震動，以防止造成接線或元器件插接松動。因此，必須經常對電氣控制柜的減震裝置進行檢查，確保控制柜內的聯接電纜、聯接螺釘、外部接線及安裝螺釘緊固可靠。

2.4 空氣質量適合

露天礦山生產不可避免會產生大量粉塵，牙輪鉆機作業時也會產生大量粉塵，粉塵會對PLC帶來不利影響。因此，需要定期對控制柜內的PLC進行清潔除塵，確保PLC的工作環境清潔。

2.5 保證電源穩定

目前為止，PLC對于供電電源帶來的干擾具有一定的抵抗能力，允許有一定的波動范圍，但電源的波動不應超出PLC規定的范圍。如果電源波動太大，或干擾明顯，需要對電源采取凈化。在PLC系統中，日常維護時還需要檢查PLC基本單元上的電池電壓，當電池電壓跌落指示燈亮時，必須及時更換系統電池。另外，良好的接地可以抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，避免偶然發生的電壓沖擊對PLC的危害。因此，應經常檢查PLC的接地線是否可靠。

3 結語

隨著露天礦山的數字化建設，牙輪鉆機也在向大型化和全自動化、智能化方向發展。以PLC為基礎的控制裝置能夠將牙輪鉆機的全部控制和顯示功能集中在一起，可控制鉆進參數，監控設備狀態，實現自動鉆進、自動調平和自動潤滑，各種參數的自動監測和調整，可以進一步提高牙輪鉆機的生產效率和安全性。PLC的主體構成元器件是半導體器件，考慮到牙輪鉆機作業環境的影響，隨著使用時間的延長，元器件逐漸老化，要做好定期檢修與日常維護，才能更好的能保證系統的正常運行。

參考文獻

[1] 賀建平，魯娜.淺談國內外牙輪鉆機的現狀及發展趨勢[J].機械管理開發，2012（6）：115-116.

[2] 魏麗君，王英博，呂國慶.牙輪鉆機變頻調速[J].遼寧工程技術大學學報，2006（2）：241-242.

[3] 姚燦陽，魏盛遠，凌全凱.變頻調速技術在牙輪鉆機中的應用[J].礦山機械，2009（7）：4-7.