专利名称：凿岩机自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制系统，特别涉及一种凿岩机自动控制系统。
背景技术：
目前，各种类型的液压凿岩机、风动凿岩机等是矿山开采的主要设备。各种凿岩机的穿孔效率直接决定了矿山的生产能力。目前各类凿岩机均可在冲击频率固定的情况下人工调节回转速度，以适应不同穿孔速度。但是由于人工调节与操作人员经验、操作水平有很大关系，因此很难达到冲击频率与回转速度的最佳匹配状态，存在欠破岩或过破岩的情况，造成了巨大的能源浪费同时降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产效率高的凿岩机自动控制系统。本发明提供的这种凿岩机自动控制系统，包括凿岩机、执行器、传感器、数据采集卡和工控机，传感器的输出端通过电缆与数据采集卡的输入端相连，信号采集卡的输出端通过串口与工控机相连，工控机通过RS-232接口与执行器相连，执行器通过电缆与控制凿岩机回转的电液比例阀相连。所述传感器采用加速度传感器，用于测量凿岩机的冲击频率。所述执行器采用PLC，用于凿岩机的回转速度控制。本发明采用闭环控制系统自动匹配由凿岩机冲击频率和钻具特征决定的凿岩机最优回转速度，实现凿岩机回转速度的自动调节，大幅提高了凿岩速度以及系统控制精度；节约凿岩成本，大幅减少不必要的浪费；极大地提高了凿岩机的生产效率，为节能环保事业奠定坚实基础。
图1是本发明的原理框图。图2是本发明的一种具体实施方式
。
具体实施例方式本发明摒弃了调整凿岩机冲击频率的误区，通过对凿岩机冲击频率的辨识，并结合钻具特征参数实现凿岩机回转速度地自动调整。具体地，本发明是通过提取凿岩机动力系统脉动信息或凿岩机冲击频率，作为反映凿岩机的冲击频率的反馈信息，对其实施回转速度控制，从而实现凿岩机回转速度的自动匹配调节。如图1所示，本发明包括凿岩机、执行器、传感器、数据采集卡和工控机。传感器的输出端通过电缆与数据采集卡的输入端相连，信号采集卡的输出端通过串口与工控机相连，工控机通过RS-232接口与执行器相连，执行器通过电缆与控制凿岩机回转的电液比例阀相连。
传感器从凿岩机获取传感器信号，传入数据采集卡进行放大、滤波以及模数转换，该采集卡将转换后的数据传入工控机，工控机对这一采样数据跟已有的标准信号数据进行分析对比，再将结果以控制命令的形式传至执行器，执行器根据工控机的控制命令对凿岩机回转速度进行控制。如图2所示，本发明采用加速度传感器测量凿岩机的冲击频率。工控机包括信号处理模块、先验知识库、比较器和推理机。先验知识库、比较器和推理机是结合软件予以实现。工控机接收到经过处理后的凿岩机冲击频率，与先验知识库中存储的理想冲击频率特征曲线进行比对推理，得出最优回转速度控制量，对执行器予以精准控制。信号处理模块将数据采集卡采集到的凿岩机脉动信号或冲击频率进行滤波、信号拟合和平滑处理，得到凿岩工况下凿岩机冲击频率信号。先验知识库存储凿岩机理想冲击频率特征曲线和钻具特征参数，与提取的现场凿岩机脉动信号或冲击频率进行比对，将凿岩机特征频率作为调整基准，以不出现过破岩或欠破岩为目标，判别凿岩机回转速度调整量。比较器将信号处理模块处理后的凿岩机冲击频率信号与理想冲击频率特征曲线比对。推理机根据现有先验知识库中的凿岩机理想冲击频率特征曲线和钻具特征参数，凿岩机钻具直径和刃齿数所决定的破岩参数规则库，进行比对、分析与推理，推断出现场凿岩特性，并推导给出匹配的凿岩机回转速度控制量。执行器采用PLC，用于将推理机所获取的控制量对凿岩机的回转速度进行调整，实现自动快速调定凿岩机凿岩参数的功能。工作时，首先由加速度传感器从凿岩机提取高压油路或气路的冲击频率，传入数据采集卡；数据采集卡将经过预处理的冲击频率传入工控机的信号处理模块；该信号处理模块对冲击频率进行滤波、拟合、信号平滑处理以及A/D转换等信号处理，形成数字频谱信号并输入工控机的比较器；该比较器将这一数字频谱信号曲线与预先存储在工控机的先验知识库中的理想冲击频率特征曲线进行比对，通过推理机得出最接近该理想曲线的回转速度，并形成回转速度控制量；该控制量经过数模转换后发送至PLC ；PLC通过控制凿岩机回转速度的电液比例阀对凿岩机进行回转速度控制，由此实现根据凿岩机冲击频率调节回转速度的自动控制。本发明以传感器采集的信息作为反馈输入进入工控机，并通过该工控机自动匹配由凿岩机冲击频率和钻具特征决定的凿岩机最优回转速度，实现凿岩机回转速度自动调节，达到最快凿岩速度。
权利要求
1.一种凿岩机自动控制系统，包括凿岩机和执行器，其特征在于，还包括传感器、数据采集卡和工控机，传感器的输出端通过电缆与数据采集卡的输入端相连，信号采集卡的输出端通过串口与工控机相连，工控机通过RS-232接口与执行器相连，执行器通过电缆与控制凿岩机回转的电液比例阀相连。
2.根据权利要求1所述的凿岩机自动控制系统，其特征在于，所述传感器采用加速度传感器，用于测量凿岩机的冲击频率。
3.根据权利要求1所述的凿岩机自动控制系统，其特征在于，所述执行器采用PLC，用于凿岩机的回转速度控制。
全文摘要
本发明公开了一种凿岩机自动控制系统，包括凿岩机、执行器、传感器、数据采集卡和工控机，传感器的输出端通过电缆与数据采集卡的输入端相连，信号采集卡的输出端通过串口与工控机相连，工控机通过RS-232接口与执行器相连，执行器通过电缆与控制凿岩机回转的电液比例阀相连。本发明采用闭环控制系统自动匹配由凿岩机冲击频率和钻具特征决定的凿岩机最优回转速度，实现凿岩机回转速度自动调节，从而大幅提高了凿岩速度以及控制精度；节约凿岩成本，大幅减少不必要的浪费；极大地提高了凿岩机的生产效率，为节能环保事业奠定坚实基础。
文档编号E21B44/00GK103206200SQ20131008991
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者李东明, 张永玺, 闫杰, 黎忠炎, 龙国强 申请人:湖南有色重型机器有限责任公司