PLC控制技术在牙轮钻机上的应用电气工程专业

PLC控制技术在牙轮钻机上的应用摘 要牙轮钻机是露天矿山钻孔的主要设备之一，近十年来矿山牙轮钻机得到了迅速的发展。在我国矿山资源的开发中，开山钻孔工作对矿山工作效率，生产安全都有着特别重要的影响。在牙轮钻机钻孔作业中，为了使牙轮钻机在不同的岩层中都能保持较好的钻进状态，要求钻机的回转机构与提行机构具有良好的速度调节性能和启停功能。尤其是牙轮钻机的回转机构，由于岩层地质条件的不同，电机负载变化较大，钻机在钻进过程中可能被卡钻，使回转机构发生堵转现象。本设计运用了西门子S7-200系列PLC和ACS800变频器进行控制牙轮钻机。文章中简单介绍了国产KY-250D型牙轮钻机的机械构成、相关系统和钻机控制系统的系统组成、工作原理等。关键词：牙轮钻机；PLC；矿山；变频器；回转机构The application of PLC control technology in the wheel drillAbstractThe rotary drilling rig is one of the main equipments for drilling in open pit mines. In recent ten years, the mining rotary drill has developed rapidly. In the development of mine resources in our country, drilling and drilling work has a particularly important impact on mine efficiency and production safety. In the drilling operation of the roller drill, in order to keep the drill rig in different rock layers, it can keep a good drilling state, and the rotary mechanism and the lifting mechanism of the drilling rig are required to have good speed regulation performance and start stop function. In particular, the rotary mechanism of the roller drilling machine, because of the different geological conditions of the rock strata, the motor load changes greatly, the drill may be drilled during the drilling process, so that the rotary mechanism can be blocked. This design uses SIEMENS S7-200 series PLC and ACS800 inverter to control the rotary drill. This paper briefly introduces the mechanical structure, the related system and the system composition and working principle of the domestic KY-250D type drill rig.Key Words: Roller rig;plc; mine; Frequency converter; Rotary mechanism目录1 绪论11.1 牙轮钻机背景11.2 牙轮钻机的现状11.3 牙轮钻机的发展趋势22 KY-250D牙轮钻机的机械结构和相关系统32.1 参数和特点32.1.1 参数32.1.2 特点32.2 行走结构42.3 回转机构52.4 主传动结构52.5 A型架轴62.6 钻杆架62.7 液压卡头62.8 张链装置72.9 钻杆72.10 机棚72.11 司机室82.12 钻架起落油缸82.13 千斤顶92.14 湿式除尘系统92.15 压力控制系统102.16 压力排查系统102.17 干油集中润滑系统102.18 液压系统112.19 液力大钳112.20 电缆卷筒113 西门子PLC及变频器123.1 PLC的背景123.2 PLC的硬件组成123.3 PLC的工作原理133.4 PLC的编程语言143.5 变频器153.6 变频器的分类163.7 变频器的工作原理163.8 变频器的作用和发展163.9 ABB ACS800变频器174 PLC在牙轮钻机中的应用184.1 牙轮钻机交流变频系统184.2 牙轮钻机PLC CPU模块配置194.3 牙轮钻机变频器接线图分析234.3.1 回转变频器接线图234.3.2 提行变频器接线图244.4 牙轮钻机梯形图分析25结论28致谢29参考文献301 绪论1.1 牙轮钻机背景图1.1 牙轮钻机和大孤山铁矿世界上有用矿物产量约有三分之二是露天开采的。牙轮钻机是露天矿山开采的主要钻孔设备，它是以牙轮钻头破碎岩石并用压气排碴的自行式钻孔设备。与其他种类的钻孔设备相比较，它具有钻孔速度快、成本低、安全性能高和使用范围大等优点，广泛地应用于冶金、煤炭、化工、建材等工业部门的大中型露天矿山钻凿炮孔作业。辽宁省鞍山市拥有着亚洲最深的露天铁矿大孤山铁矿。大孤山铁矿占地面积约10.6平方公里，被人们称为“十里铁山”。1.2 牙轮钻机的现状我国牙轮钻机的发展始于20世纪60年代，先后开发和生产了近200种不同类型的旋转钻机。经过多次改进和淘汰，逐渐形成了KY和YZ两系列12种型号。KY系列旋挖钻机是洛阳矿机械工程设计研究院研制制造的，也是国内最早开发旋转钻机的单位。其中，KY-250还获得了国家科技进步特别奖。KY系列旋转钻机在吸收国外钻机先进技术的同时，勇于创新，产品不断改进，每种型号都有自己的特点。例如，1983年设计的KY-250A型轮式钻机的起重行走机构都是由交流电机驱动的，但交流电机不易调整。为了弥补这个不足，以及避免交流电器的频繁启动，人们在驱动机构中增加了气动离合器,采用点离合器可以方便地调节速度。,直流电机驱动相比，这种驱动方式节省了调速装置，简化了电气控制系统，同时大大节省了成本。而衡阳有色冶金机械厂的特色产品就是YZ系列的牙床机器。从上个世纪八十代初开始生产，经过了和长沙矿山研究院等其他单位合作，开发了更加优良的产品。比如无链加压钻机， YZ-35牙轮钻机器是目前国际领域内唯一的中国品牌，曾经获得了国家金奖。虽然我国牙轮钻机的起步工作比较晚，但有了国家的大力支持，已然得到了极速发展，经过50年的刻苦努力，我国牙轮钻机水平在80年代已经接近了美国，而且在某些方面我们还有所突破和创新。1.3 牙轮钻机的发展趋势伴随着采矿业越来越大，大型牙轮钻机的需求也越来越大，尤其是在露天煤矿等场合。目前来说，国内外的牙轮钻机发展趋势有几点：1、加大轴压力、回转功率和钻机重量，实行一些强化钻进；2、让钻机一机多用，能转倾斜炮孔，为了满足采矿工艺等方面的要求；3、采取某些措施，提高牙轮钻头的使用寿命；4、采用高钻架长钻杆，减少一些钻机辅助作业时间；5、发展电力传动，采用静态控制驱动交直流电机；6、采用PLC视屏系统，可随时向司机提供运转的各种参数。2 KY-250D牙轮钻机的机械结构和相关系统2.1 参数和特点2.1.1 参数详细的参数如下表2.1所示表2.1 KY-250D牙轮钻机的参数孔径/mm标准孔250孔深/m17.5孔向垂直轴压/KN0-210钻进速度 /(mmin-1)0-2.1回转转速/(r-min-1)0-88回转扭矩/(Nm)9405提升速度/(mmin-1)15行走速度/(kmh -1)0-1排渣空压机（ZP5250A）风量/(mmin-1)36风压 /Mpa0.5辅助空压机（W-0.6/10-5）风量/(mmin-1)0.6风压 /Mpa1安装总功率/(KV-A)406.3变压器容量/(KV-A)400机重/t1052.1.2 特点提升行走机构采用75KW交流变频电机、回转机构采用60KW交流变频电机，由变频调速装置控制；装有断链保护装置，以防封闭链断后造成小车坠落事故；提升行走系统由主传动机构中气胎离合器分别带动速比不同的链轮来实现两种提升速度；钻机的加压由变频调速电机驱动，可在各种不同岩层上实现最佳钻进；钻机调平、钻杆接卸、钻架起落等，均由液压驱动；配有湿式除尘系统；采用干油集中润滑系统；采用了双层、隔热、隔音、并装有空气增压净化装置的司机室；机棚上盖采用隔热性能良好的双层结构，机棚装有增压净化装置；2.2 行走结构1、结构行走结构由YTSP280-4交流变频电机，经主传动机构的减速器，三级链传动，驱动履带运行。行走结构主要有履带装置、平衡梁、横轴、传动链条及链轮、轴、轴承等组成；驱动轮、导向轮、支重轮、拖轮及履带板等；履带架、平衡梁等采用低合金钢板焊接而成。2、未级链条的调整和履带的张紧未级链条的调整和履带的张紧，采用本机自带的专用工具，履带张紧器可方便地进行，具体调整步骤如下：用四个液压千斤顶将钻机顶起，并使履带离开地面；松开螺栓，去掉调整垫，把履带张紧器的两个液压千斤顶放到对应位置，利用手摇液压泵，向两个液压千斤顶油缸充油，使驱动轮轴承座压千斤顶的推动下移动，从而使末级链条张紧，链条上边允许有70毫米下垂量在加调整垫，并拧紧螺栓；末级链调整完后，再用同样方法推动导向轮移动，待履带张紧后，加调整垫，并把螺栓拧紧。如图2.1和图2.2图2.1 行走结构 图2.2 末级链调整装置2.3 回转机构回转机构是钻机作业的主要工作机构，由一台75KW的交流变频电动机通过二级回转减速器驱动钻具回转，并在封闭链条一齿轮齿条的加压下，破碎岩石。它由1台交流变频电动机、回转减速箱、大小链轮轴、导轮以及断链抱闸等组成。断链抱闸的作用是当封闭链条断链时，安装在链条均衡装置上的行程开关，发出断链信号使抱闸的控制气缸迅速放气，从而达到制动，防止小车坠落。主传动机构是钻机的心脏部分，钻机的提升、行走和进给系统的动力分配，均由该机构执行。2.4 主传动结构主要由提升(行走)电机、变频电机、减速器、两个行走气胎离合器带动行走传动链条。通过加压、提升气胎离合器分别带动两种速比不同的加压，提升传动链条。如图2.3行走制动器为常闭式制动器，靠制动弹簧制动。钻机行走时气缸后腔进气，活塞推动推杆压缩制动弹簣实现松闸，松闸时刹车带与制动轮间要有15-2mm的间隙，此间隙靠推杆和拉杆上的M24螺母来调整，制动器动作要灵活，各铰接点要经常加润滑油。图2.3 主传动2.5 A型架轴A型架洲是主传动机构的动力向回转小车传递提升与加压力的中间机构，轴上装有封闭链条、链轮、主动链轮以及抱闸装置等。如图2.4图2.4 A型架轴2.6 钻杆架钻杆架的作用是用来存放和接卸钻杆。它由大摇臂、小摇臂和钻杆架体、支座等组成四边形。这种机构可使钻杆架在运动过程中始终保持垂直位置，把钻杆准确地送至钻孔中心。2.7 液压卡头液压卡头，在钻架小平台的钻孔中心两侧各装一个。该液压卡头采用反置油缸，前部带有弹簧和卡头，后部采用铰接结构，可使液压卡头沿垂直方向回转一定角度，以适应卸钻杆、钻头的需要。要经常加润滑脂，当钻具提升时，一定将卡头收回。如图2.5图2.5 液压卡头2.8 张链装置张链装置位于钻架下部，成左右对称，是轴压和提升力的重要传递环节。主要由油缸、框架、张紧链轮、弹簧等组成。由于左右两个油缸采用并联油路，使左右两条链条的松紧能自动调节，从而保持平衡，并能起到缓冲作用。2.9 钻杆KY-250D牙轮钻机备有80、194和219三种钻杆，前两种钻杆用于穿凿220孔，后一种用于穿凿250孔，用户可根据本矿所选的钻头和矿石的结构情况来选用钻杆。在使用中，联接螺纹要定时涂压延机润滑脂或石墨钙基润滑脂，当丝扣损坏时必须及时修理。如图2.6图2.6 钻杆2.10 机棚KY-250D牙轮钻机的机棚，为便于检修将顶和侧壁分成三段组装而成。上盖装有隔热的夹层。棚壁装有增压净化装置。该装置是由风机和单格除尘器组成。它是由风机将含尘空气吹进单格除尘器，经净化后的空气进入机棚，灰尘进入灰斗。该装置的另一个作用是在机棚内造成一定的正压，以防外界含尘气体从棚壁的缝隙中进入棚内。如图2.7图2.7 机棚2.11 司机室KY-250D牙轮钻机的司机室，本司机室的顶盖与侧壁采用双层隔热，隔音的夹层、压净化装置以及暖风机架，给司机创造了舒适的工作环境。司机室内的操纵台，装有所需的仪表、按钮、手柄和指示灯等，除钻机外，其余操作都在司机室内进行。如图2.8图2.8 司机室2.12 钻架起落油缸钴架起落油缸，油缸采用卡键结构，两端装有球面轴承，以补偿由于安装引起的误差。油缸的密封圈采用YX型密封圈。如表2.2 表2.2 HSGK01-200/110AE-EG-Z1油缸技术参数工作压力16MPa工作行程1450mm油缸推力50266KN油缸拉力35060KN油缸直径200mm活塞杆直径110mm2.13 千斤顶KY-250D有四个调平千斤顶，分别用螺栓与平台相连。千斤顶外观和油缸主要参数如表2.3和图2.9 表2.3 千斤顶油缸主要参数如表工作压力16MPA工作行程1230mm缸径200mm承受压力500KN图2.9 千斤顶2.14 湿式除尘系统该系统采用压气式供水，经由带保温层的水箱，装在水箱内的两个水包，两个单向阀及安装在操纵台上的水量调节阀等，把水送入钻具。为适合北方地区使用，水箱中设置有256Kw的电加热器，为防止冬天水管冻结，钻机停机后，一定要用压气将管路中的水吹干。如图2.10图2.10湿式除尘系统2.15 压力控制系统本钻机的于式除尘系统采用孔口沉降、旋风除尘和布袋过滤三级除尘系统。孔口沉降箱即为钻架小平台下部的由围帘组成的孔口罩，旋风除尘器和布袋除尘位于司机室对面平台左侧。如图2.11图2.11 压力控制系统2.16 压力排查系统压气排渣系统由ZP525OA型螺杆空压机提供风源，经管道进入迴转减速器的中心主轴经钻具吹洗炮孔底部的岩渣，岩渣经钻杆与炮孔的环形孔间排出孔外。2.17 干油集中润滑系统KY-250D牙轮钻机对行走机构的托乇轮、支重轮、驱动轮、从动轮行走末级和第二级链轮轴承、4个千斤顶的导向套及均衡梁共42个润滑点实行干油集中润滑，以保障上述各润滑点在工作过程中得到充分的润滑。2.18 液压系统采用Y160L-4异步电机拖动CBGF1032/1032双联齿轮泵的双泵复合回路。系统的控制部份采用美国 Paker公司的P70CF-07-HK27-017多路手动换向阀可顺序单动，进油路串联，回油路并联。所以，当其中任何一个阀正在工作时，后面各联的换向阀就不可以动作了，这样就可以防止误操作，起到一个联锁作用。如图2.12图2.12 液压电机2.19 液力大钳为了便于拆卸钻具，钻机上配备了1台液力大钳，安装在钻架小平台上，其动作由液压远程控制。大钳上配置有一个摆动油缸，一个抱杆油缸和一个卸扣油缸共三个油缸。2.20 电缆卷筒KY-250D牙轮钻机配备电缆卷筒1台，安装于前千斤顶上。由液压系统链传动系统、卷筒、高压集电环等组成，独立的液压系统为其提供压力油。3 西门子PLC及变频器3.1 PLC的背景以前传统的生产机械自动控制采用的是继电器控制，继电器控制系统有很多优点：结构简单、价格低廉、容易操作等等。它适用于工作模式固定，要求比较简单的场合，目前来说应用还比较宽广。后来随着工业生产的迅猛发展，日益竞争激烈的市场，产品更新换代的周期也日趋缩短。由于传统的继电器控制系存在一些缺点如：设计周期长，维修和改变控制逻辑困难等，因此工业现代化发展的需要也越来越不能适应，人们非常急切地需要新一种从未出现过的先进的自动控制装置。于是1969年，美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器，并成功地应用到美国通用汽车公司的生产线上，效果显著 ，美国是可编程控制器生产大国，有100多家可编程控制器厂商，已然开创了PLC新世界【1】。1974年我国开始研制PLC,1977年我国在工业应用领域着手推广PLC。人们最初的目的是替代继电模块，然而从1968年以后，PLC的功能逐渐代替了继电器控制板，现代PLC有着各种强大便利的功能，PLC未来的发展在工业自动化中有着无比重要的位置。3.2 PLC的硬件组成本文中采用的PLC是西门子公司生产的S7-200系列的小型PLC ，灵活小巧的结构，运行速度快，也可以单机运行。PLC硬件主要由（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中PLC的核心是CPU，输入单元与输出单元连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路的是输入单元与输出单元，通信接口都是用在与编程器、上位计算机等外设连接上。如图3.1为PLC硬件组成图3.1 PLC硬件组成3.3 PLC的工作原理PLC基本工作模式有两种程序，运行工作模式和停止模式PLC可编程逻辑控制器根据用户对设计需要所编写的程序，进行相应的智能控制，用以实现用户的要求，大多数生产工艺都需要输出实时跟随输入变化，实现数据更新，PLC对用户程序不仅仅执行一次，而是反复循环扫描顺序逻辑执行，直至接受到停止信号为止。由于工艺要求，本次设计采用小型PLC控制，小型PLC工作过程有两个显著特点，周期性循环扫描和集中批处理，PLC在运行状态下，总是需要周期性循环扫描用户程序，根据用户程序的逻辑顺序或跳转执行，时刻保持系统的稳定性可靠性。集中批处理，就是对输入采样，执行用户程序、输出刷新采取在一个扫描周期阶段对输入信号等有效信息进行集中采集处理。PLC启动后，对内部进行初始化，检查无误后，开始进入周期循环扫描过程。如图3.2 PLC工作原理图3.2 PLC工作原理3.4 PLC的编程语言1、顺序功能图顺序功能图是一种图形语言，它位于其他编程语言中，用于编译序列控制程序。顺序函数图提供了一种用于组织程序的图形方法，它可以在顺序函数图中以其他语言嵌套。顺序、转换和动作是顺序功能图的三个主要部分，系统的功能可以用顺序功能图来描述，梯形图程序可以很容易地绘制出来2。2、功能模块图语言这是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言，编程语言使用类似与门、或门的方框来表示逻辑操作运算关系。3、梯形图语言梯形图是在继电器控制系统的基础上发展起来的图形编程语言，梯形图与继电器控制系统的电路图非常相似，它具有直观易懂的优点。梯形图包括触点、线圈和用方框表示的功能块组成。触点代表逻辑输入条件，如外部的开关、按钮和内部条件等。线圈通常代表逻辑输出结果。用来控制外部的指示灯、交流接触器和内部的输出条件等。功能块用来表示定时器、计数器或者数学运算等附加值令。4、结构化文本语言结构文本是为IEC1131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简捷和紧凑。5、指令表语言在S7系列PLC将指令表称成为语句表。PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的只能够相似的助记符表达式，由指令组成的程序叫做指令表程序或语句表程序。语句表比较适合熟悉PLC和逻辑程序设计的经验丰富的程序员，语句表可以实现某些不能用梯形图或功能块图实现的功能。S7-200CPU在执行程序时要用到逻辑堆栈，梯形图和功能模块图编辑器自动地插入处理栈操作所需要的指令。在语句表中，必须由编程人员加入这些堆栈处理指令3.5 变频器变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的【3】。如图3.3图3.3 变频器3.6 变频器的分类1、按照变换环节分为：交-交变频器、交-直-交变频器2、按照开关方式分类：PAM（脉幅调制）变频器、PWM（脉宽调制）变频器、高载频PWM控制变频器3、按照主电路工作方式分类：直流型变频器、电压型变频器3.7 变频器的工作原理变频器把三相或单相交流电变换为直流电，然后在把直流电变换为三相或单相交流电，通过同时改变输出频率与电压，使电机运行曲线平行下移，从而使得电机能够以较小的起动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动负载负荷。 在拖动系统中，用变频器驱动电动机的目的就是实现调速，让电动机按照希望的方式运转。但不论系统是否采用调速，稳定运行是必须的，即要求系统在受到扰动时有自动恢复的能力。系统的负载特性不能依靠改变外加电气参数来改变，只能改变电动机自身的电气参数来实现。由于电动机机械特性曲线是由电动机本身多个电气参数决定的，通过改变这些电气参数,得到不同的人为机械特性，从而使新的人为机械特性曲线与负载特性曲线形成新的稳定交点,实现稳定速度调节，这就是引入变频器驱动电动机实现调速的工作原理。3.8 变频器的作用和发展1、作用变频器的作用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行，以达到省电的目的。同时变频器的作用可以降低电力线路电压波动，因为电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常。采用了变频器后，变频器的作用能在零频零压时逐步启动，这样能最大程度的消除电压下降，发挥更大的优势。以下是一些突出的功能可以降低对电网的冲击控制电机的启动电流，使维护电机的成本降低减少机械部件的摩擦降低了电动机的启动电流控制功能齐全，更好的配合其他控制设备和仪器2、发展随着科学技术和生产过程的进一步发展，电气控制技术已经广泛传播开来，变频器作为控制电机速度的控制设备，就显得尤为重要了，变频器可以调节电机的电压、频率和速度，是现代工业控制电机的首选设备，性价比非常高，使用操作规范简单，具有各种功率体积，外形和适用领域，相信随着技术的进步，越来越多的人们会选择变频器进行控制。3.9 ABB ACS800变频器1、ACS800变频器简介ACS800系列变频器是ABB最新一代的全数字交流变频器，能达到控制交流电动机的完美极限。它采用直接转矩控制技术，能够在没有光码盘或测速电动机反馈的条件下，精确控制任何标准笼型异步电动机的速度和转矩，并具有明确定义功能和接口。作为ACS6的更新换代产品，其最大的优点就是采用了通用技术，具有广泛的适应性4。2、ACS800变频器的优点ACS800控制盘有实际信号和故障记录显示模式。在实际信号显示模式中可以同时监视三个实际信号，如频率、转速、电流和流量等，可以很方便地监视电动机运行状态，。变频器故障记录功能显示传动装置在运行期间所记录的最近的故障和警告，每个故障和报警都按发生的时间进行记录。变频器出现故障时，工作人员通过查找故障信息便能够快速准确地判断故障原因，并及时处理。作为标准配置，ACS800全系列具有交流电抗器，这明显降低了线路电源的谐波含量和变频器的电磁辐射，同时保护整流二极管和滤波电容器免受电压和电流冲击的影响。整体紧凑设计减少了占地面积，可选部分位于变速箱内部，操作方便，适合工程改造，结构简单，安装维修方便。正是因为这些优点，我们这次设计的控制系统选用了ACS800变频器来驱动回转和提行电机。4 PLC在牙轮钻机中的应用4.1 牙轮钻机交流变频系统KY-250D牙轮钻机基本所有的动作都需要靠电气传动来实现，钻机由矿山供电点通过三相跌落式熔断器供给三相6000伏、50HZ交流高压电源，再通过UG6000高压橡套软电缆引入钻机高压接线盒内，再送到高压开关柜，高压开关柜合闸后，又把电源送到主变压器，经过6000/380伏变压后，再把380伏电源分配给低压交流柜、交流变频柜，空压机柜。如图4.1钻机的回转、提升行走，均采用交流变频电动机来拖动，可以根据工作需要进行，无级变速，使钻机的性能得到充分发挥，钻机的其他传动全部采用交流鼠笼式异步电动机，而且用断路器和过载保护，同时还采用了热继电器作过载负荷保护。图4.1 牙轮钻机交流变频系统1、该系统由PLC、变频器、交流变频电动机、图形终端等电路组成。 2、其中提行和回转电机各由一台变频器驱动，PLC和变频器进行I/O端子连接。3、工作人员在司机室操作台控制牙轮钻机的所有操作动作，发出的运行和停止指令发送给变频器，PLC将采集故障反馈信息并做出相应的保护动作指令，同时操作台上会有声光信号提醒【5】。4.2 牙轮钻机PLC CPU模块配置由矿山供电6000V高压电转换成AC380V的电源，再经过变压器转换成AC220V，然后并联输出AC220V控制电源和AC220VPLC信号电源接入对应的PLC端口， CPU内置的ACDC的电源模块将会把它们将转换成运行PLC的DC24V电源【6】。图4.2 PLC电源接线图如图4.2和图3.3图 4.3模块原理图PLC CPU-226在这里一共40个引脚,左右侧输入端引脚主要功能如表4.1和表4.2 表4.1 右侧输入端引脚主要功能1L、Q0.1、Q0.2提升抱闸保护Q1.1回转正转Q1.2回转反转Q1.3回转故障复位Q1.5提行正传Q1.6提行反转Q1.7提行故障复位2LAC220VPLC控制电源Q0.4回转故障指示Q0.5提行故障指示Q0.6故障报警指示Q0.7系统作业计时器L1、NAC220VPLC控制电源 表4.2 左侧输出端引脚主要功能I0.0提升行走备妥I0.1提升行走故障I0.2回转备妥I0.3回转故障I0.4提升运行I0.5回转正转I0.6回转反转I1.0回转故障复位I1.1加压连锁I1.2提行柜风机开关I1.3提行故障复位I1.5提升行走正转I1.6提升行走反转4.3 牙轮钻机变频器接线图分析4.3.1 回转变频器接线图如图4.4可以就看出变频器周围设有回转电机风机、回转柜风机和回转柜照明灯用来辅助工作。控制牙轮钻机回转需要把PLC引脚输出端和变频器对应引脚连接，以下是主要的引脚连接以及重要参数。1、主回路回转变频器输入端U1V1W1接至频率固定的三相交流380V电源 ，输出端U2V2W2输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至60KW回转电机M2。变频器内部DC24V供电。2、Q3、Q4、Q5、Q6为低压断路器，起保护作用。3、回转变频器DI1,DI2端与PLC输出端 Q1.1、Q1.2相连，通过变频器参数设置赋予DI1 ，DI2端正反转控制功能，通过PLC控制Q1.1、Q1.2端的输出来实现对DI1DI2端动作的间接控制。4、变频器DI3端与PLCQ 1.1相连，负责回转故障复位5、变频器RO13端与PLC I0.2相连，负责回转备妥 6、变频器RO31端与PLCI0.3相连 ，负责回转故障图4.4 回转变频器接线图7、变频器VREF、AI1、GND端为回转电机速度调节，当工作需要回转电机以不同速率运转时，这个时候就需要用回转变频器来调节。4.3.2 提行变频器接线图牙轮钻机控制提行电机的变频器接线图如图4.5，提行变频器接线图与回转变频器接线图基本类似，在这里简单介绍。图4.5 提行变频器接线图主回路回转变频器输入端U1V1W1接至频率固定的三相交流380V电源 ，输出端U2V1W2输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至75KW提行电机M1。变频器内部DC24V供电。变频器周围同样设有提行电机风机、提行柜风机和提行柜照明灯用来辅助工作。4.4 牙轮钻机梯形图分析通过PLC梯形图可以一目了然地看出在牙轮钻机的运行状态，如下图4.6和表4.3图4.6 PLC程序梯形图 表4.3 牙轮钻机运行状态系统名称灯亮的信号输入点（常开开关闭合）灯灭的信号输入点（常闭开关打开）灯亮的输出点（电机工作）提升行走正转正常工作I0.0 I1.1 I1.2 I1.5I0.1 I1.6Q1.5提升行走反转正常工作I0.0 I1.1 I1.2 I1.6I1.1 I1.5Q1.6回转正转正常工作I0.2 I1.7 I0.5I0.3 Q0.2Q1.1回转反转正常工作I0.2 I1.7 I0.6I0.3 Q1.1Q1.21、若常闭开关I0.1提行故障开关被打开，信号灯Q0.5发光提醒。这时候按下I1.3提行故障复位按钮即可复位系统，同时信号灯Q1.7亮。如图4.7图4.7 提行故障处理2、若常闭开关I0.3回转变频故障开关被打开，信号灯Q0.4亮发光提醒。这时候按下I1.0回转故障复位按钮即可复位系统，同时信号灯Q1.3亮。如图4.8图4.8 回转故障处理3、回转正转开关Q1.1闭合，回转正转工作的同时，Q0.7系统作业计时器开始计时工作。如图4.9图4.9 系统作业计时器4、主控开关Q1.7闭合，Q0.1和Q0.2提升抱闸开关工作，这个时候提行功能被禁用，可以进行回转工作模式。如图4.10图4.10 提升抱闸结论KY-250D型钻机在PLC和变频器的控制下不仅工作效率会提升明显而且安全性也得到了保障。钻机的机械化程度很高，工作时会产生较大的冲击振动和粉尘。因此，机械的维护和保养将极大地影响钻机的使用寿命和生产效率。在使用、维护和管理设备的过程中，进行日常维护和定期维护。操作维护人员应定期检查液压油的清洁度，及时清洗或更换机油滤清器，定期检查液压系统、压力系统和除尘系统的漏油、泄漏和泄漏，及时修复和更换密封件。定期润滑电机部件，定期清理和清理所有地方的灰尘。油污；链条张力必须适中；如果发现松驰，立即调整；定期更换润滑油；定期检查电气部件。这样可以保证设备的安全高效运行。致谢论文即将完成之际，在此我要特别谢谢我的指导老师杜洋老师的热情关怀和悉心指导。在我准备论文的过程中，杜洋老师倾注了非常多的汗水和心血，在论文后期的程序设计方面我和小组同学们有很多不理解的地方，杜洋老师一遍又一遍不耐其烦的为我们查证和讲解，论文中有牙轮钻机的物理结构，老师特意跑了好几次去现场拍照收集资料。老师悉心细致的教诲都给了我一种极大的动力，尤其是她的无私奉献、不慕荣利、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风都使我受益良多，在她的身上可以感受到作为一个教师的严谨和务实。在论文的写作过程中，我遇到了许多困难，同时也得到了身边同学们的宝贵建议，在此一并致以诚挚的谢意。最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师们表示衷心地感谢！参考文献1 张运刚，宋小春，郭武强.从入门到精通西门子S7-200 PLC技术与应用M.北京：人民邮电出版社，2007.6.2 2 李道霖，程传红 .电气控制与PLC原理及应用【M】.北京：电子工业出版社，2009.23 ABB主编，ABBACS800固件手册，2008 4 李玉国.ACS800变频器在钻机中的应用J.电气应用,2008(02):10-12.5 满海波，赵春秋.PLC和变频器在牙轮钻机调速控制改造中的应用【M】.攀枝花：攀钢集团，2015.05.116 Michel Gilles.Programmabe Logic Controllers:Architecture and Application Wiley.1990.