邱 雪 王琳琳

（1.貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003；2.貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550023）

1 旋挖鉆機(jī)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)

旋挖鉆機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械，適用于多種地基基礎(chǔ)施工。該類鉆機(jī)可更換多種鉆具，適用于多種場(chǎng)合施工，比如回轉(zhuǎn)斗適用于濕式鉆孔，短螺旋適用于干式鉆孔，巖心鉆適用于巖層鉆孔。從國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)生產(chǎn)及銷售情況及國(guó)家的基礎(chǔ)工程建設(shè)情況來(lái)看，旋挖鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)今后幾年將有很大的市場(chǎng)。因此對(duì)旋挖鉆機(jī)控制技術(shù)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究有著十分重要的意義。

由于國(guó)內(nèi)外技術(shù)的差距，我國(guó)眾多旋挖鉆機(jī)生產(chǎn)廠商均采用國(guó)外專用控制器，如芬蘭的EPEC 控制器，德國(guó)力士樂(lè)的控制器，以上國(guó)外控制器均實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉆孔深度、垂直度自動(dòng)檢測(cè)及控制、鉆孔回轉(zhuǎn)自動(dòng)定位、功率匹配等技術(shù)。而國(guó)內(nèi)工程機(jī)械的配套廠家還未開發(fā)旋旋挖鉆機(jī)控制器，正是找準(zhǔn)這一市場(chǎng)切入點(diǎn)，在對(duì)國(guó)內(nèi)的中型旋挖鉆機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了大量市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，展開了旋挖鉆機(jī)控制器的國(guó)產(chǎn)化開發(fā)。

旋挖鉆機(jī)控制器開發(fā)主要研究動(dòng)力頭的功能及控制。動(dòng)力頭的功能及控制包括以下幾個(gè)主要方面：鉆桅垂直度自動(dòng)控制、主副卷?yè)P(yáng)控制、變幅控制及變幅限位、鉆桿加壓、上車回轉(zhuǎn)動(dòng)作、動(dòng)力頭入巖模式、副卷?yè)P(yáng)自由落槌、深度清零、回轉(zhuǎn)角度清零。

旋挖鉆機(jī)控制器的硬件設(shè)計(jì)包括中央處理器、信號(hào)采集、輸出驅(qū)動(dòng)、通信接口、電源設(shè)計(jì)、看門狗等幾個(gè)模塊，具備防靜電和浪涌設(shè)計(jì)，濾波保護(hù)，具備快速續(xù)流、過(guò)熱、短路保護(hù)功能。軟件設(shè)計(jì)要完成基本的控制功能，具備濾波保護(hù)功能。本文重點(diǎn)講述軟件設(shè)計(jì)部分。整個(gè)系統(tǒng)由液壓驅(qū)動(dòng)部分及電控部分組成。液壓驅(qū)動(dòng)部分由比例閥，油缸及鉆桅組成，電控部分由傳感器，控制器及相應(yīng)的線束組成鉆桅控制系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。整個(gè)控制系統(tǒng)的原理圖如下所示：

圖1 自動(dòng)控制系統(tǒng)原理

2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 主程序

在數(shù)據(jù)采集的程序中，開關(guān)量分為高電平有效及低電平有效兩種方式，開關(guān)量的處理也較為簡(jiǎn)單，直接可判斷其輸出方式。而對(duì)于模擬量數(shù)據(jù)，采取多采集幾次數(shù)據(jù)求平均值的方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。在模擬量數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，首先根據(jù)傳感器類型確定處理方式，傳感器分為電流型、電阻型、電壓型三種類型，其數(shù)據(jù)處理方式也有所不同。然后根據(jù)傳感器參數(shù)確定該參數(shù)是否報(bào)警或是其他輸出。

圖2 任務(wù)分配圖

2.2 算法程序

根據(jù)垂直度控制系統(tǒng)的控制原理，本文設(shè)計(jì)了運(yùn)用自適應(yīng)模糊控制算法的旋挖鉆機(jī)垂直度控制系統(tǒng)流程圖：

圖3

3 結(jié)論

本文初步分析了旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)以及其控制器硬件和軟件系統(tǒng)，并重點(diǎn)設(shè)計(jì)了控制器軟件系統(tǒng)的主程序和算法程序，通過(guò)該設(shè)計(jì)可以完成基本的控制功能，并具備濾波保護(hù)功能。

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