BEYOND国际科技创新博览会圆满落幕：全球科技创新力量齐聚澳门
06-18
概述 云铜集团公司大红山铜矿二期工程设计采用无轨设备开采，四个矿区采用分段旷场法基础设施面板已进入深孔设计和施工。
深孔主要采用瑞典Astra公司的Samba H凿岩机。
由于是在地下建设，作业环境比较恶劣。
从江苏梅山铁矿、镜铁山铁矿引进的同类型设备的使用效果来看，桑巴H凿岩机配套的定向定位控制系统价格昂贵，但无法适应井下作业环境，实际使用中时间短，维护成本高。
甚至制造商的销售代表也建议无需配置系统。
因此，大红山铜矿二期设计选用的桑巴H型凿岩机并未订购定向定位控制系统。
但侵彻爆破队在进行桑巴H凿岩机实际操作以及地下井深孔施工时，由于设备采用手动定向，定向的系统误差和人为误差仪器仪表较大，造成深孔偏差率为5.2%～10.5%（3～6.），很难满足面板一次性完井和下一步深孔施工的精度要求。
同时，其定位定向时间过长（一般为10～15min/孔），使得桑巴H型凿岩机的凿岩效率无法充分发挥。
为此，我们决定自行研发Samba H钻机定向定位系统，提高定向仪器的精度，减少仪器的系统误差和人为误差，从而保证深孔质量和超速提高设备定向定位系统的运行。
速度，最大限度地发挥该设备的卓越性能。
桑巴H凿岩机定向定位系统的开发首先要保证凿岩机施工的深孔满足设计精度要求，可以为今后的面板开采和初次成井实验提供更可靠的保证;其次，大大节省凿岩过程中的总定位定向时间，提高设备使用效率；最后，减轻操作人员的劳动强度，节省维护和维修费用，减少维修时间，降低单位固定成本和生活人工成本。
因此，本项目的成功实施，将随着凿岩机的广泛使用带来更大的经济效益。
进口桑巴H凿岩机安装的定向定位自动控制系统由旋转编码器、PIE和工业图形显示器组成。
它可以完成凿岩机凿岩角度的设定并自动定向定位，大大提高了凿岩机的工作效率。
根据前阶段凿岩机上获得的具体数据，确定了提高定向仪精度、减少定向仪系统误差和人为误差、缩短定向定位作业的发展目标时间，提高凿岩机的工作效率。
。
具体控制要求为：定向系统精度0.6°，定向速度控制不大于1分钟/孔；定向自动化率为%。
1方向控制系统的组成 根据我们确定的发展目标，结合深孔凿岩钻机的动作方式和控制原理以及井下高频振动、高温高湿的特点，针对湿度作业环境，我们进行了深入细致的讨论和分析，最终确定了以下性能优良、价格合理、适合凿岩机工作环境的设备作为本系统的主要监控部件和控制器：日本光洋公司旋转编码器、日本欧姆龙公司CdM1系列PLC、日本数码公司工业图形显示器。
凿岩机定向定位系统主要由旋转编码器、PLC和工业图形显示器组成（见图1）。
提升臂的位置和转盘的位置由旋转编码器检测。
旋转编码器的角度信号进入PLC后，由PLC进行处理计算，并将处理后的角度信号通过通讯口发送至工业图形显示器进行显示。
同时，通过工业图形显示器接受操作者的定位角度输入指令，根据定位角度输入指令，PLC自动控制凿岩机相应的电磁阀，操作凿岩臂运行至指定位置。
指定角度。
1.1轴定位检测系统 Samba H凿岩机凿岩定位需要通过三维方向旋转轴（凿岩臂升降轴、左右旋转轴）来实现。
两个轴虽然在不同的空间运动，但都有自己的轴，并绕轴旋转。
对于轴定位检测系统，自动控制行业最常用的检测元件是旋转编码器。
广泛应用于机器人上，具有安装方便、准确、可靠性高的特点。
对于像我们这样的系统，精心安装的旋转编码器完全能够胜任这样的检查任务。
因此，在本系统中，两个轴的角度检测都是利用旋转编码器完成的。
凿岩臂升降时安装绝对值旋转编码器，使旋转编码器能够准确检测旋转体的角位移。
旋转编码器和被检测旋转体安装在同一轴线上。
旋转体配备有随旋转体旋转的附件。
该附件直接连接到旋转编码器轴。
当被检测的旋转体旋转时，附件带动旋转编码器旋转，可以将旋转体的角位移同步到旋转编码器中。
旋转编码器的角位移以数字量上传至PLC控制系统。
臂架左右旋转轴安装增量式旋转编码器，编码器轴由大圆盘外围驱动。
编码器将旋转方向和盘旋转线位移输入PLC，通过PLC运算也可以得到轴的角位移。
这种方法可以大大提高检测的准确性，并且方便安装。
1.2 PI控制系统 PLC控制系统对旋转编码器送来的数字信号进行转换、处理和计算，然后将角度信号发送到工业图形显示器进行显示。
有手动和自动两种定位方式可供选择。
手动模式下，操作员通过工业图形显示器上显示的角度进行角度定位操作；在自动模式下，操作员通过工业图形显示器进行角度设置。
设置完成后，PLC自动启动液压操作系统，进行轴定位操作，到达设定角度后自动停止。
为了实现上述功能，所选用的CJM1系列PIE配置有CPU模块、输入模块和输出模块。
CPU对旋转编码器信号进行处理、计算和控制；输入模块接收旋转编码器信号；输出模块通过中间继电器启动和停止液压操作系统的液压阀。
1.3工业图形显示操作系统 工业图形显示器（即人机界面）的设置是为了方便操作人员的操作。
通过与PLC系统通讯，显示器以模拟图和数字格式显示两轴的实际状态。
操作角度；在自动模式下，可通过工业图形显示器附带的触摸屏设置角度并控制车辆的自动定位。
工业图形显示器采用日本数码公司GP系列6英寸（1英寸=2.54厘米）彩色图形显示器。
这款工业图形显示器采用明亮、清晰的彩色显示面板和1MB图片数据存储器，可以让您自由设计图片并扩展使用图形数据的能力。
高性能RISCMHz CPU加速屏幕数据采集和屏幕切换。
IP65f 和 NEMA4x/12 防护等级允许显示器在潮湿或多尘的现场条件下长时间运行。
触摸屏操作将复杂的控制操作变成简单的屏幕触摸，没有经验的操作人员经过简单培训即可使用。
图2是安装在小车远程控制台上的图形显示器。
图形显示屏下方是凿岩机附带的远程控制台。
通过工业图形显示器触摸屏可实现钻机自动定向、定位操作；同时可通过远程控制台实现钻机的手动定向定位操作。
1.4 定位显示系统 设置定位显示，方便操作者方便快捷地确定排位、机器高度、对中。
主要是使用3支红外光笔完成。
台车凿岩机两侧安装有两个红外光笔，发光端朝外；另一根光笔安装在其顶部，发光端朝上。
安装时，需要保证两侧的两个灯在同一水平面上，所有三个光线都在同一垂直平面上，即包含3个光线的垂直平面应与小车的旋转平面平行旋转臂。
然后标定两个平面之间的距离以及包含两条射线的水平面与小车大转盘轴线所在水平面之间的距离。
这将作为今后现场标记小车对准线和机器高度线的基础。
操作人员根据两侧光笔发出的光线确定施工排的位置和机器的高度，并利用安装在上部的光笔来确定台车凿岩机的位置是否居中，从而提高小车的定位速度。
2 应用 本项目的实施，为未来不具备自动定位能力的台车改造积累了经验，为未来进一步提高公司劳动生产率提供了可能。
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