軸定位檢測系統(tǒng) - 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)動配合實現(xiàn)。盡管兩軸在不同的空問運動，但它們都有各自的軸心，并繞軸心運轉(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，它在機器人上得到廣泛運用，具有易安裝、精確、可靠性高等特點。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)字信號進行轉(zhuǎn)換處理和計算后，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)，進行軸定位操作，至設(shè)定角后，自動停車。

　　為實現(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)編碼器信號進行處理、計算、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際運行角度;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)計畫而，擴展了圖形數(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程控制臺，通過工業(yè)圖形顯示器的觸摸屏可實現(xiàn)臺車自動定向定位操作;而通過遠程控制臺可實現(xiàn)臺車手動定向定位操作。

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　　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高，利用上部安裝的光筆確定臺車鑿巖機的位置是否居中，由此提高臺車的定位速度。

　　2 應(yīng)用

　　本項目的實施為今后對不具有自動定位能力的臺車進行改造積累了經(jīng)驗，為將來進一步提高全公司的勞動生產(chǎn)效率提供了可能。