基于P LC和HMI的液压锚杆钻机变频调速控制系统改造.pdfVIP

2015年 5月 机床与液压 Mav2015 第43卷 第 10期 MACHINET00L HYDRAULICS Vo1．43No．10 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．010．053 基于 PLC和 HMI的液压锚杆钻机变频调速控制系统改造 王晓瑜 (西安航空学院电气学院，陕西西安710077) 摘要：用西门子 s7．200PLC、变频器和人机界面，对某型号液压锚杆钻机冲击回转电气控制系统进行改造。分析系统 的控制原理 ，设计系统流程图及软件程序，给出改造后PLC端子接线图。运行结果证明：改造后控制系统工作可靠，操作 方便直观，故障率低 ，提高了工效。 关键词：锚杆钻机 ；PLC；变频器；HMI 中图分类号：TP29 文献标志码 ：B 文章编号：1001-3881(2015)10—172—3 液压锚杆钻机是锚杆支护工程施工的关键设备之 列PLC对其电气控制系统进行改造。 一 ， 影响着支护质量的好坏与支护速度的快慢。不同 1 液压锚杆钻机变频调速控制系统改进方案 的支护工程应选择不同种类的锚杆钻机。目前，在煤 图1所示为改造后液压锚杆钻机变频调速控制系 巷矿道和岩土锚固工程施工中，普遍使用机载型液压 统原理图，由一 台PLC、一台变频器、压力传感器、 锚杆钻机。但 目前机载型液压锚杆钻机的电气控制系 流量传感器 、位移传感器和速度传感器、液压冲击单 统，其逻辑为继电一接触器逻辑 ，存在电路复杂、可 元 、液压回转单元、液压冲击器、主泵、马达、储能 靠性差、故障诊断与排除困难、维修任务较大等缺 罐等组成。 点。为解决上述问题，采用西门子公司的s7．200系 图1 液压锚杆钻机变频调速控制系统原理图 锚杆钻机工作时，回转单元和冲击单元皆由定量 系统流量 ，冲击器部分装有压力传感器 、位移传感器 泵提供压力油。回转单元工作时，三位四通电磁换向 和速度传感器，分别用来检测冲击系统油压、冲击活 阀左位电磁铁得电或右位电磁铁得电工作，驱动锚杆 塞的冲击位移和冲击速度。当系统工作时，各个传感 钻机动力头正转钻进或反转钻进，中位时，各油路 口 器将检测到的信号 (电压或电流信号)进行 A／D转 互通 ，液压泵卸荷 ，动力头停止回转钻进。冲击单元 换，变成模拟量信号，并把这些信号送给PLC，与控 工作时，二位四通电磁换向阀左位电磁铁得电，驱动 制系统设定的数值进行对比，进行PID运算。PLC根 锚杆钻机冲击器进行钻孔 ，溢流阀配合使用调定系统 据运算结果 ，将运算数据进行 D／A转换，控制变频 压力 。定量泵出口的流量传感器用以测量泵出口处的 器运转频率 ，提速或降速 (由变频器的多段速控制)， 收稿 日期：2014—04—10 基金项 目：陕西省科技攻关项 目 (2011K10．18)；陕西省教育厅专项科研项 目 (09JK559) 作者简介：王晓瑜 (1974一)，女，博士研究生，高级工程师，从事机械 电子工程教学与科研工作。E—mail：lshRtt@ 126．tom。 第 lO期 王晓瑜：基于PLC和 HMI的液压锚杆钻机变频调速控制系统改造 ·173 · 从而控制液压泵转速，增加或减小液压泵的供油量。 表 1 输入信号地址分配表 流量大冲击器冲击频率高，冲击器 中的活塞位移量 小 ，冲击能小 ，说明岩石硬度不高 ，此时应输出较小 冲击能：反之则说明岩石较坚硬且没有被破碎 ，应输 出较大的冲击能以利于破碎，这样可提高凿岩效率。