PLC控制技术在牙轮钻机上的应用

韩立成+刘林江+李兵+吴英俊

摘 要：介绍了PLC控制技术在KY-310B型牙轮钻机自动控制系统中的使用情况，重点介绍了PLC在牙轮钻机日常运行中的维护保养，通过一系列的维护保养措施，保障了PLC系统在恶劣环境下的正常运行。

关键词：PLC 牙轮钻机 控制技术

中图分类号：Td422 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0038-01

牙轮钻机是一种适用于大型露天矿山的钻孔设备，它的性能好坏直接影响矿山的生产效益。某矿山采用的KY-310B型牙轮钻机是由国内某公司生产的露天采矿用重型钻孔设备，具有故障率低、穿凿范围广、工作安全可靠等优点。该型号牙轮钻机的回转、提升/行走及加压交流变频调速系统采用了PLC控制技术，可实现电控系统的实时监控。牙轮钻机的作业环境恶劣，针对PLC控制系统系统的运行特点，在日常作业中采取一些有效措施，才能更好保证系统的可靠长久运行。

1 PLC在牙轮钻机调速系统中的应用

在牙轮钻机钻孔作业中，为了获得最好的经济效益，就需要牙轮钻机采用最佳的钻孔参数，这其中就包括钻具的转速、轴压等参数的选择确定及合理组合。为使牙轮钻机在多种岩性变化的岩层中始终能获得最佳的钻进速度，需要对钻机的回转机构与提升行走机构进行实时的速度调节。特别是牙轮钻机的回转机构，在钻孔过程中由于岩性的变化回转电机的负载变化较为频繁。因此，需要对牙轮钻机的回转、提升/行走及加压交流变频调速系统进行实时可靠的监控调节。

KY-310B型牙轮钻机电气控制系统应用了触摸屏和PLC技术，可实现电控系统的监控，对钻机进行局部自动控制。另外，在操作台显示屏上可以直观地了解钻机运行状态，大大方便了设备操作。牙轮钻机交流变频调速系统，其原理如图1所示。PLC主站一方面负责读取各个变频器的数据和状态，然后把这些数据送入其内部处理器进行处理和运算，从而实现对变频器的数据、位置和状态进行判断和运算。另一方面，PLC主站将从内部处理器获得的变频器运动控制数据通过PROFIBUS-DP总线发送给回转行走变频器，从而驱动变频器运行，实现设备的驱动控制。

2 PLC的日常维护

PLC为精密电子产品，在生产中要求能长时间不间断的运行，因此PLC对运行环境要求极高。钻机应用了PLC控制技术，可实现电控系统的实时监控调节功能，尽管PLC具有可靠性高、抗干扰能力强等特点，但在牙轮钻机上，由于矿山环境粉尘大、供电质量不高、电磁干扰强及频繁震动等，很可能影响PLC的正常运行，产生错误的信号输出，这将会导致设备失控或事故发生。要提高PLC控制系统的可靠性，一方面要求制造厂家采用高质量电气性能稳定的电器元件，并在PLC内部本身做好抗干扰措施；另一方面，要求控制系统设计、安装和使用维护时注意外部干扰源对PLC的干扰，采取一些措施有效地增强系统的抗干扰性能。针对牙轮钻机的作业环境，应从以下方面注意对PLC进行日常运行维护。

2.1 保持环境温度适宜

通常情况下PLC要求运行环境温度在0～55之间，要求四周通风散热空间足够大。在KY-310B型牙轮钻机上，PLC安装在电气控制柜里，与其他散热量大的部件（如空压机）均放置在机械室内，周围环境温度较高。为避免控制柜内温度太高，应经常检查柜内安装的散热风扇，确保散热风扇运转正常。在寒冷的冬季，在电气设备启动前应用暖风机对机械室进行加热，确保环境温度达到运行要求。

2.2 工作环境湿度合适

为了保证PLC的绝缘性能，通常要求空气的相对湿度小于85%（无凝露）。湿度太大，容易影响模拟信号的输入/输出精度。因此，应该确保PLC所处环境通风干燥，特别是不能让电气控制柜结露雨淋。

2.3 注意抗震防护检查

牙轮钻机在钻孔过程中，不可避免的会产生剧烈的震动。PLC在运行时，应尽量保持平稳、避免震动，以防止造成接线或元器件插接松动。因此，必须经常对电气控制柜的减震装置进行检查，确保控制柜内的联接电缆、联接螺钉、外部接线及安装螺钉紧固可靠。

2.4 空气质量适合

露天矿山生产不可避免会产生大量粉尘，牙轮钻机作业时也会产生大量粉尘，粉尘会对PLC带来不利影响。因此，需要定期对控制柜内的PLC进行清洁除尘，确保PLC的工作环境清洁。

2.5 保证电源稳定

目前为止，PLC对于供电电源带来的干扰具有一定的抵抗能力，允许有一定的波动范围，但电源的波动不应超出PLC规定的范围。如果电源波动太大，或干扰明显，需要对电源采取净化。在PLC系统中，日常维护时还需要检查PLC基本单元上的电池电压，当电池电压跌落指示灯亮时，必须及时更换系统电池。另外，良好的接地可以抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，避免偶然发生的电压冲击对PLC的危害。因此，应经常检查PLC的接地线是否可靠。

3 结语

随着露天矿山的数字化建设，牙轮钻机也在向大型化和全自动化、智能化方向发展。以PLC为基础的控制装置能够将牙轮钻机的全部控制和显示功能集中在一起，可控制钻进参数，监控设备状态，实现自动钻进、自动调平和自动润滑，各种参数的自动监测和调整，可以进一步提高牙轮钻机的生产效率和安全性。PLC的主体构成元器件是半导体器件，考虑到牙轮钻机作业环境的影响，随着使用时间的延长，元器件逐渐老化，要做好定期检修与日常维护，才能更好的能保证系统的正常运行。

参考文献

[1] 贺建平，鲁娜.浅谈国内外牙轮钻机的现状及发展趋势[J].机械管理开发，2012（6）：115-116.

[2] 魏丽君，王英博，吕国庆.牙轮钻机变频调速[J].辽宁工程技术大学学报，2006（2）：241-242.

[3] 姚灿阳，魏盛远，凌全凯.变频调速技术在牙轮钻机中的应用[J].矿山机械，2009（7）：4-7.

摘 要：介绍了PLC控制技术在KY-310B型牙轮钻机自动控制系统中的使用情况，重点介绍了PLC在牙轮钻机日常运行中的维护保养，通过一系列的维护保养措施，保障了PLC系统在恶劣环境下的正常运行。

关键词：PLC 牙轮钻机 控制技术

中图分类号：Td422 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0038-01

牙轮钻机是一种适用于大型露天矿山的钻孔设备，它的性能好坏直接影响矿山的生产效益。某矿山采用的KY-310B型牙轮钻机是由国内某公司生产的露天采矿用重型钻孔设备，具有故障率低、穿凿范围广、工作安全可靠等优点。该型号牙轮钻机的回转、提升/行走及加压交流变频调速系统采用了PLC控制技术，可实现电控系统的实时监控。牙轮钻机的作业环境恶劣，针对PLC控制系统系统的运行特点，在日常作业中采取一些有效措施，才能更好保证系统的可靠长久运行。

1 PLC在牙轮钻机调速系统中的应用

在牙轮钻机钻孔作业中，为了获得最好的经济效益，就需要牙轮钻机采用最佳的钻孔参数，这其中就包括钻具的转速、轴压等参数的选择确定及合理组合。为使牙轮钻机在多种岩性变化的岩层中始终能获得最佳的钻进速度，需要对钻机的回转机构与提升行走机构进行实时的速度调节。特别是牙轮钻机的回转机构，在钻孔过程中由于岩性的变化回转电机的负载变化较为频繁。因此，需要对牙轮钻机的回转、提升/行走及加压交流变频调速系统进行实时可靠的监控调节。

KY-310B型牙轮钻机电气控制系统应用了触摸屏和PLC技术，可实现电控系统的监控，对钻机进行局部自动控制。另外，在操作台显示屏上可以直观地了解钻机运行状态，大大方便了设备操作。牙轮钻机交流变频调速系统，其原理如图1所示。PLC主站一方面负责读取各个变频器的数据和状态，然后把这些数据送入其内部处理器进行处理和运算，从而实现对变频器的数据、位置和状态进行判断和运算。另一方面，PLC主站将从内部处理器获得的变频器运动控制数据通过PROFIBUS-DP总线发送给回转行走变频器，从而驱动变频器运行，实现设备的驱动控制。

2 PLC的日常维护

PLC为精密电子产品，在生产中要求能长时间不间断的运行，因此PLC对运行环境要求极高。钻机应用了PLC控制技术，可实现电控系统的实时监控调节功能，尽管PLC具有可靠性高、抗干扰能力强等特点，但在牙轮钻机上，由于矿山环境粉尘大、供电质量不高、电磁干扰强及频繁震动等，很可能影响PLC的正常运行，产生错误的信号输出，这将会导致设备失控或事故发生。要提高PLC控制系统的可靠性，一方面要求制造厂家采用高质量电气性能稳定的电器元件，并在PLC内部本身做好抗干扰措施；另一方面，要求控制系统设计、安装和使用维护时注意外部干扰源对PLC的干扰，采取一些措施有效地增强系统的抗干扰性能。针对牙轮钻机的作业环境，应从以下方面注意对PLC进行日常运行维护。

2.1 保持环境温度适宜

通常情况下PLC要求运行环境温度在0～55之间，要求四周通风散热空间足够大。在KY-310B型牙轮钻机上，PLC安装在电气控制柜里，与其他散热量大的部件（如空压机）均放置在机械室内，周围环境温度较高。为避免控制柜内温度太高，应经常检查柜内安装的散热风扇，确保散热风扇运转正常。在寒冷的冬季，在电气设备启动前应用暖风机对机械室进行加热，确保环境温度达到运行要求。

2.2 工作环境湿度合适

为了保证PLC的绝缘性能，通常要求空气的相对湿度小于85%（无凝露）。湿度太大，容易影响模拟信号的输入/输出精度。因此，应该确保PLC所处环境通风干燥，特别是不能让电气控制柜结露雨淋。

2.3 注意抗震防护检查

牙轮钻机在钻孔过程中，不可避免的会产生剧烈的震动。PLC在运行时，应尽量保持平稳、避免震动，以防止造成接线或元器件插接松动。因此，必须经常对电气控制柜的减震装置进行检查，确保控制柜内的联接电缆、联接螺钉、外部接线及安装螺钉紧固可靠。

2.4 空气质量适合

露天矿山生产不可避免会产生大量粉尘，牙轮钻机作业时也会产生大量粉尘，粉尘会对PLC带来不利影响。因此，需要定期对控制柜内的PLC进行清洁除尘，确保PLC的工作环境清洁。

2.5 保证电源稳定

目前为止，PLC对于供电电源带来的干扰具有一定的抵抗能力，允许有一定的波动范围，但电源的波动不应超出PLC规定的范围。如果电源波动太大，或干扰明显，需要对电源采取净化。在PLC系统中，日常维护时还需要检查PLC基本单元上的电池电压，当电池电压跌落指示灯亮时，必须及时更换系统电池。另外，良好的接地可以抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，避免偶然发生的电压冲击对PLC的危害。因此，应经常检查PLC的接地线是否可靠。

3 结语

随着露天矿山的数字化建设，牙轮钻机也在向大型化和全自动化、智能化方向发展。以PLC为基础的控制装置能够将牙轮钻机的全部控制和显示功能集中在一起，可控制钻进参数，监控设备状态，实现自动钻进、自动调平和自动润滑，各种参数的自动监测和调整，可以进一步提高牙轮钻机的生产效率和安全性。PLC的主体构成元器件是半导体器件，考虑到牙轮钻机作业环境的影响，随着使用时间的延长，元器件逐渐老化，要做好定期检修与日常维护，才能更好的能保证系统的正常运行。

参考文献

[1] 贺建平，鲁娜.浅谈国内外牙轮钻机的现状及发展趋势[J].机械管理开发，2012（6）：115-116.

[2] 魏丽君，王英博，吕国庆.牙轮钻机变频调速[J].辽宁工程技术大学学报，2006（2）：241-242.

[3] 姚灿阳，魏盛远，凌全凯.变频调速技术在牙轮钻机中的应用[J].矿山机械，2009（7）：4-7.

摘 要：介绍了PLC控制技术在KY-310B型牙轮钻机自动控制系统中的使用情况，重点介绍了PLC在牙轮钻机日常运行中的维护保养，通过一系列的维护保养措施，保障了PLC系统在恶劣环境下的正常运行。

关键词：PLC 牙轮钻机 控制技术

中图分类号：Td422 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0038-01

牙轮钻机是一种适用于大型露天矿山的钻孔设备，它的性能好坏直接影响矿山的生产效益。某矿山采用的KY-310B型牙轮钻机是由国内某公司生产的露天采矿用重型钻孔设备，具有故障率低、穿凿范围广、工作安全可靠等优点。该型号牙轮钻机的回转、提升/行走及加压交流变频调速系统采用了PLC控制技术，可实现电控系统的实时监控。牙轮钻机的作业环境恶劣，针对PLC控制系统系统的运行特点，在日常作业中采取一些有效措施，才能更好保证系统的可靠长久运行。

1 PLC在牙轮钻机调速系统中的应用

在牙轮钻机钻孔作业中，为了获得最好的经济效益，就需要牙轮钻机采用最佳的钻孔参数，这其中就包括钻具的转速、轴压等参数的选择确定及合理组合。为使牙轮钻机在多种岩性变化的岩层中始终能获得最佳的钻进速度，需要对钻机的回转机构与提升行走机构进行实时的速度调节。特别是牙轮钻机的回转机构，在钻孔过程中由于岩性的变化回转电机的负载变化较为频繁。因此，需要对牙轮钻机的回转、提升/行走及加压交流变频调速系统进行实时可靠的监控调节。

KY-310B型牙轮钻机电气控制系统应用了触摸屏和PLC技术，可实现电控系统的监控，对钻机进行局部自动控制。另外，在操作台显示屏上可以直观地了解钻机运行状态，大大方便了设备操作。牙轮钻机交流变频调速系统，其原理如图1所示。PLC主站一方面负责读取各个变频器的数据和状态，然后把这些数据送入其内部处理器进行处理和运算，从而实现对变频器的数据、位置和状态进行判断和运算。另一方面，PLC主站将从内部处理器获得的变频器运动控制数据通过PROFIBUS-DP总线发送给回转行走变频器，从而驱动变频器运行，实现设备的驱动控制。

2 PLC的日常维护

PLC为精密电子产品，在生产中要求能长时间不间断的运行，因此PLC对运行环境要求极高。钻机应用了PLC控制技术，可实现电控系统的实时监控调节功能，尽管PLC具有可靠性高、抗干扰能力强等特点，但在牙轮钻机上，由于矿山环境粉尘大、供电质量不高、电磁干扰强及频繁震动等，很可能影响PLC的正常运行，产生错误的信号输出，这将会导致设备失控或事故发生。要提高PLC控制系统的可靠性，一方面要求制造厂家采用高质量电气性能稳定的电器元件，并在PLC内部本身做好抗干扰措施；另一方面，要求控制系统设计、安装和使用维护时注意外部干扰源对PLC的干扰，采取一些措施有效地增强系统的抗干扰性能。针对牙轮钻机的作业环境，应从以下方面注意对PLC进行日常运行维护。

2.1 保持环境温度适宜

通常情况下PLC要求运行环境温度在0～55之间，要求四周通风散热空间足够大。在KY-310B型牙轮钻机上，PLC安装在电气控制柜里，与其他散热量大的部件（如空压机）均放置在机械室内，周围环境温度较高。为避免控制柜内温度太高，应经常检查柜内安装的散热风扇，确保散热风扇运转正常。在寒冷的冬季，在电气设备启动前应用暖风机对机械室进行加热，确保环境温度达到运行要求。

2.2 工作环境湿度合适

为了保证PLC的绝缘性能，通常要求空气的相对湿度小于85%（无凝露）。湿度太大，容易影响模拟信号的输入/输出精度。因此，应该确保PLC所处环境通风干燥，特别是不能让电气控制柜结露雨淋。

2.3 注意抗震防护检查

牙轮钻机在钻孔过程中，不可避免的会产生剧烈的震动。PLC在运行时，应尽量保持平稳、避免震动，以防止造成接线或元器件插接松动。因此，必须经常对电气控制柜的减震装置进行检查，确保控制柜内的联接电缆、联接螺钉、外部接线及安装螺钉紧固可靠。

2.4 空气质量适合

露天矿山生产不可避免会产生大量粉尘，牙轮钻机作业时也会产生大量粉尘，粉尘会对PLC带来不利影响。因此，需要定期对控制柜内的PLC进行清洁除尘，确保PLC的工作环境清洁。

2.5 保证电源稳定

目前为止，PLC对于供电电源带来的干扰具有一定的抵抗能力，允许有一定的波动范围，但电源的波动不应超出PLC规定的范围。如果电源波动太大，或干扰明显，需要对电源采取净化。在PLC系统中，日常维护时还需要检查PLC基本单元上的电池电压，当电池电压跌落指示灯亮时，必须及时更换系统电池。另外，良好的接地可以抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，避免偶然发生的电压冲击对PLC的危害。因此，应经常检查PLC的接地线是否可靠。

3 结语

随着露天矿山的数字化建设，牙轮钻机也在向大型化和全自动化、智能化方向发展。以PLC为基础的控制装置能够将牙轮钻机的全部控制和显示功能集中在一起，可控制钻进参数，监控设备状态，实现自动钻进、自动调平和自动润滑，各种参数的自动监测和调整，可以进一步提高牙轮钻机的生产效率和安全性。PLC的主体构成元器件是半导体器件，考虑到牙轮钻机作业环境的影响，随着使用时间的延长，元器件逐渐老化，要做好定期检修与日常维护，才能更好的能保证系统的正常运行。

参考文献

[1] 贺建平，鲁娜.浅谈国内外牙轮钻机的现状及发展趋势[J].机械管理开发，2012（6）：115-116.

[2] 魏丽君，王英博，吕国庆.牙轮钻机变频调速[J].辽宁工程技术大学学报，2006（2）：241-242.

[3] 姚灿阳，魏盛远，凌全凯.变频调速技术在牙轮钻机中的应用[J].矿山机械，2009（7）：4-7.