1、基于 PLC 的多功能钻机电气控制系统设计摘要：由于工业生产自动化发展速度越来越快，可编程控制器也就是 PLC 作为一种新出现的自动化设备，能极大满足工业环境的需求。PLC占据着工业领域主要的控制主导地位，同时随着需求的增多 PLC 设备在产品配套、控制规模以及控制能力等方面已经得到了极大的改善与提高。多功能钻机作为一种工程机械设备，广泛应用于各种施工、工程建设中，再加上多功能钻机工作环境非常恶劣，所以多功能钻机只有使用维护简便、提高可靠性以及加强抗干扰能力强才能够满足工程施工需求。因此为了提高多功能钻机的可靠性，在设计该钻机的电气控制系统时融入使用 PLC 设备，以提高多功能钻机的自动化程度
2、，提高电气控制系统可靠性。本文通过对比说明了 PLC 的优势，阐述了在多功能钻机电气控制系统融入使用 PLC 的设计注意问题。 关键字：PLC；多功能钻机；电气控制 中图分类号：F407 文献标识码： A Abstract: As a result of industrial production automation development speed more and more quickly, the programmable controller is PLC as a new automatic equipment appears, can greatly meet the need
3、s of industrial environment. PLC occupy the main control industry dominant position, at the same time, along with the increasing demand of PLC equipment in ancillary products, control the scale and control ability has been greatly improved and enhanced. Multifunctional drilling machine is a kind of
4、engineering machinery, widely used in all kinds of construction, engineering construction, coupled with the multifunctional drilling machine work environment is very poor, so the multifunctional drilling machine, only the use of easy maintenance, improve reliability and enhance the anti-interference
5、 ability can meet the construction requirements. Therefore, in order to improve the reliability of multifunctional drilling machine, in the design of electrical control system of the drilling rig with the use of PLC equipment, in order to improve the degree of automation of multifunctional drilling
6、machine, improve the reliability of electric control system. This paper describes the advantages of PLC by comparing, elaborated into the design of using PLC in the control system of multi function rig electrical problems Keyword: PLC multifunctional drilling machine; electrical control 中图分类号：TD68 文
7、献标识码：A 随着我国铁路建设的速度越来越快，各种轨道以及铁路交通现已进入到了新的建设、发展时期，我国现已有大约一千多座的在建隧道，遍布全国各地。因为各地的地质情况不同，如果在建隧道施工环境的地质情况非常复杂，极易导致施工出现安全风险，尤其是人口密度大的区域，一旦发生安全事故，后果不堪设想，这带给了施工单位以及市政部门极大的精神以及安全压力。如果可以在工程开挖前期进行科学地质分析、科学注浆、有效排水以及支护等预防工作，能够大大减缓工程施工所引起的安全风险压力，防止安全事故的出现。在多功能钻机电气控制系统设计中融入使用 PLC 设备，能够提高多功能钻机的可靠性、自动化程度，能够减少施工的安全风险
8、，能够极大程度的满足工程施工的安全需求。 一、PLC 的特点 可编程控制器的出现是为了满足工业环境的需求。可编程控制器（可简称为 PLC）作为一种电子系统，其工作主要是利用数字运算操作而实现的。可编程控制器包含一个能够编程序的存储器，这个存储器能够执行各种操作指令，比如算术运算、逻辑运算、计数、顺序控制器以及定时等。PLC 的可编程存储器是利用模拟、数字的输入以及输出来对自动化设备或者是机械设备生产过程进行控制的。 继电器作为一种自动控制电器，能够利用各种物理量的预定值，比如说温度、电流、时间、电压或者是速度等实现接通或者是分断电路。在继电器中物理量的预定值相当于是一个控制信号，这个控制信号作
9、用的实现只靠继电器是不能完成的，还需要接触器配合使用。这样接触器以及继电器相互合作，再加上各种具备触头的电气元件，就能够组成控制系统，进而控制触头的断开或者是闭合来调节控制电机的速度、制动情况以及开启。这种控制模式作为最基本的机械设备控制模式，不仅造价低廉，而且线路设计简单方便，便于今后的安装以及调整。 由于 PLC 设备的优点众多，近些年来被广泛的应用在各种工业生产中，相比与继电器模式，PLC 设备有如下优点：PLC 速度控制方面的优势。PLC 设备的进行是通过程序来对内部软元件控制实现的，只要程序下达执行命令，各软元件马上执行，响应速度非常快出现，而且机械故障的频率少；PLC 应用方面的优
10、势。PLC 设备包含了最为先进的通信技术以及微处理机技术，而且柔性非常强，能够广泛应用在数据管理、运动控制、顺序控制以及通信等领域；继电器只能应用在几个有限的领域中，可靠性不高，没有柔性。 二、多功能钻机设备电气控制系统结构分析 多功能钻机设备电气控制系统具体结构分析如下：1、多功能钻机整机一共有发动机以及电机组这两种动力源，而且这两种动力源不能同时工作。其中发动机能够提供给钻机行走的动力；电机组能够提供给钻机动作、行走以及油缸控制动力；2、电机组在工作时，行走、钻机动作以及油缸控制这几部分处于相互锁定状态，同时只有一部分能够实现实时工作。比如说：拉行走操作杆只有在行走状态下才有效，而钻机动作
11、以及油缸控制这两种状态下则无效；3、钻机动作能够分为自动工作模式以及手动工作模式这两种工作模式；4、为了保护钻机钻杆机械部分，需安装位移传感器以及行程开关，一旦超出限位能马上断掉动力源，也就是自动阻止电机组工作；5、冷却风扇可以分为手动控制以及自动控制这两种控制模式，如果液压油温已经达到六十五摄氏度，冷却风扇就会自动启动，而配备手动控制系统是为了能随时控制。 三、多功能钻机电气控制系统融入使用 PLC 系统的有效设计 （一）人机界面的选择 为了使操作人员更好地控制多功能钻机设备，需将人机界面和可编程控制配合使用，用指示灯、文字或者是图形等形式修改以及监视继电器或者是内部寄存器的状态以及数值，使
12、操作人员随时了解掌握设备实时工作状态，及时发现设备问题。 （二）设计有效人机界面的用户画面 人机界面所设置的用户画面能够实时记录以及显示钻机参数设定以及工作状态，它是维修人员以及设备操作人员和钻机进行交互活动的重要平台。因为维修人员以及操作人员的文化水平、业务水平以及理解能力各不相同，所以人机界面画面需设计的自由化、专业化，而且要操作简单、容易掌握，应用舒适，才能够满足更多人的需求，才能够发挥出更大的作用。 1、施工数据显示 施工数据界面含有施工全部的重要数据信息：只需输入钻孔数以及钻杆号就能够计算钻探深度，并显示实时的钻机液压锤油压、钻头位置、液压锤流量、推进系统油压、冲击能、推进力、冲击频
13、率、旋转力矩以及系统油压等参数。 2、视频界面：因为钻机工作环境面积有限，所以为了使操作员能够全面掌控了解钻机工作状态，需要设计三个实时视频监视画面，对钻机整机进行全方位的掌控。 3、钻机状态显示界面 钻机人机界面能够实时显示钻机工作状态、电机工作电压、钻杆工作模式以及电机组启动过程等信息，并及时显示故障传感器信息。 （三）电控系统设计需注意的问题 1、限制保护油缸推进长度、链条推进长度以及电机组，这是因为如果超限将会直接的影响电器以及机械性能的工作效率，严重时会影响到电器以及机械性能的使用寿命。 2、因为发动机的控制系统是独立的，所以在启动电机组以及互锁发动机时需提高注意力，降低安全风险。
14、3、如果控制系统运行过程中出现突然掉电情况，尽管液压比例阀能够维持工作状态，但是在恢复供电的那一瞬间，会带给机械性能以及钻机液压一个非常大的冲击影响。 总结：当前我国所使用的绝大多数多功能钻机都是国外进口的，不仅采购价格高，而且我方不能掌控使用成本。同时由于我国工程配备的的多功能钻机绝大多数是从国外进口的，相关国家很容易对我国进行技术封锁，所以国产多功能钻机具有巨大的市场前景。随着我国的工业生产设备自主研发力度越来越高，相信在不久的未来，我国能够设计研发出技术水平优于国外的 PLC 多功能钻机，让我国工程施工用上自己所生产的 PLC 多功能钻机。 参考文献： 1安宏伟,马世勇.PLC 在机加工自动流水线中的应用J.潍坊高等专科学校学报.2000(01). 2姚海菊,王彦召,张静,张贞瑞.PLC 控制系统在中央空调上的应用介绍J.自动化技术与应用.2008(02). 3李广国,刘为民,李安,王勇.PLC 和人机界面在双盘收线机中的应用J.电线电缆.2007(01). 4屠旭永,刘静,韦巍.PLC 与 HMI 及 MA 在阀门自动化生产线改造中的应用J.电工技术.2006(06).
