基于plc、vvvf与hmi无级变行程锚杆钻机液压驱动控制系统改造

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０５４基于ＰＬＣ、ＶＶＶＦ和ＨＭＩ的无级变行程锚杆钻机液压驱动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、ＶＶＶＦ和ＨＭＩ对无级变行程液压锚杆钻机液压驱动控制系统进行改造。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。实验结果表明：该控制系统能实现冲击能、冲击频率及位移的自动连续无级调节和最优匹配；

2、同时结合人机界面ＨＭＩ的应用，实现系统的状态可视化和控制智能化。关键词：无级变行程；ＰＬＣ；ＶＶＶＦ；ＨＭＩ中图分类号：ＴＤ４１文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－１７５－３ＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＳｔｅｐｌｅｓｓＶａｒｉａｂｌｅＰｏｓｉｔｉｏｎＨｙｄｒａｕｌｉｃＲｏｏｆｂｏｌｔｅｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＰＬＣ，ＶＶＶＦａｎｄＨＭＩＷＡＮＧＸｉａｏｙｕ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎＳｈａａｎｘｉ７１００７

3、７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰＬＣ，ＶＶＶＦａｎｄＨＭＩｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅｂｕｉｌｄｔｈｅｓｔｅｐｌｅｓｓｖａｒｉａｂｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｏｆｂｏｌｔｅｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｄｉａｇｒａｍａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＰＬＣｔｅｒｍｉｎａｌｓｗｉｒｉｎｇｄｉａｇｒａｍｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｐｒａｃｔｉｃｅｈａｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅａｕｔｏｍ

4、ａｔｉｃｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｔｅｐｌｅｓｓｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍａｌｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｉｍ⁃ｐａｃｔｅｎｅｒｇｙ，ｉｍｐａｃｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．Ａｌｓｏ，ｗｉｔｈｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨＭＩ，ｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｗｅｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔｅｐｌｅｓｓｌｙｖａｒｉａｂｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＬＣ；ＶＶＶＦ；ＨＭＩ旋转冲击型液压锚杆钻机广泛应用于锚固施工和溢流阀控制冲击油压和推进油压；在测量仪表方，中，但传统的液压锚杆钻机

5、还存在一些缺点，比如钻面将原有的压力继电器和流量计更换为压力变送器，机的冲击能和冲击频率不可调节或只能有限挡手动调增强了测量的准确性和稳定性，提高了测量系统的抗节，难以实现合理有效的匹配，特别是当工作对象硬干扰能力；在控制方面，使用ＰＬＣ替换原继电器－接度发生改变时，适应性及灵活性较差；另外钻机的电触器控制，使控制回路更加简单、可靠；通过接收系气控制系统可靠性差，整机的智能化控制水平较低统压力、冲击压力反馈及设定值并输出转速和阀位等等。为了解决这些问题，文中提出基于ＰＬＣ、ＶＶＶＦ信号，控制ＶＶＶＦ的转速和冲击油压，使钻机能够根和ＨＭＩ的无级变形程锚杆钻机液压驱动控制

6、系统据岩土的变化，在优化系统的支持下，自动调整冲击改造。能和冲击频率，有效提高工作效率，减少损耗；在显１无级变行程旋转冲击型液压锚杆钻机液压驱动示方面，增加了ＨＭＩ的应用，显示系统的故障、工控制系统改造方案作状态及参数的设置，兼报警功能，同时可以向导式所用的实验模型是在课题组原有模型的基础上，地对系统进行操作，使得系统控制更加灵活方便；另采用西门子公司的Ｓ７⁃２００系列ＰＬＣ对其电气控制系外还设定了手动操作调试功能。无级变行程锚杆钻机统进行改造得来的。改造主要内容为：从系统效率、液压驱动实验控制系统原理图见图１所示。节能特性、响应速度、压力闭环控制特性等考虑，结锚杆钻

7、机工作时，液压泵的转速变化由ＰＬＣ控合实验室实际设备，将原液压系统双泵独立供油回制ＶＶＶＦ实现，连续供给流量变化的工作油于推进单路，改为由ＶＶＶＦ驱动异步电机的单泵供油方式，实元和冲击回转单元。回转单元工作时，三位四通电磁现了通过控制供油泵转速控制工作油压，通过减压阀换向阀左位电磁铁２ＤＴ得电或右位电磁铁３ＤＴ得电收稿日期：２０１４－１０－２４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—），女，博士，高级工程师，现从事机械电子工程教学与科研工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｓｈｔｔｔ