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摘 要：牙轮钻机智能控制和监测装置，属于牙轮钻机自动化技术领域。优点在于：液压系统比例控制，实行动作安全保护；千斤顶自动调平，钻机状态监测和系统故障报警，方便故障查询和处理。
关键词：牙輪钻机；智能控制：监测：CAN总线
目前国内使用的牙轮钻机自动化程度不高，工人劳动强度大，故障率高。随着计算机技术的飞速发展，对牙轮钻机智能控制和监测我们采用了计算机嵌入系统技术和CAN总线技术，实现了 液压系统比例控制：千斤顶自动调平；穿孔深度实时显示；钻机状态监测和系统故障报警。通过智能控制电液比例多路阀，只要指尖式操作手柄，随着手柄操作的角度大小，非常精确地控制液压缸的速度。由于采用了智能控制，同时实现了钻机自动调平，实时监控钻机提升/行走、回转和加压交流调速运行状况，且实时显示钻孔深度和累计台班进尺。
1 硬件搭建
1.1本系统包括电磁阀、倾角传感器、计深开关。手柄带防尘橡皮罩。液压比例电磁阀分别为千斤顶电磁阀、均衡电磁阀、左钻杆架电磁阀、右钻杆架电磁阀、起落架电磁阀、卡头电磁阀、背拉杆电磁阀、孔口罩电磁阀、大钳电磁阀
1.2 控制器采用EPEC2023 2024，其特性如下：
· ISO高速CAN1接口（CANopen）
· ISO高/低速CAN2接口（CAN2.0B）
· 供电10—30VDC，编程时要求大于11.5V
· 建议24VDC供电
· 程序时钟周期默认10ms（可改）
· 248个16bit参数
· 高压和过载保护
· 过热保护
· 输出短路保护
· 镀金接触、自锁、密封良好的连接器
一个8针安普接插件（总线和供电）
三个23针安普接插件（I/O）
· 小尺寸147χ113mmχ35mm
两控制器之间的连接采用CAN总线电缆连接，显示器和第一控制器之间采用CAN总线电缆连接，手柄、千斤顶、计深开关均采用屏蔽电缆连接。故障信号、千斤顶压力继电器、倾角传感器、电磁阀与第二控制器均采用屏蔽电缆连接。
1.3 手柄通过液压比例阀控制四个千斤顶、背拉杆、孔口罩、液压卡头、左右钻杆架、均衡、和液力大钳油缸动作，各比例阀之间除四个千斤顶油缸可同时动作外其它油缸动作互锁，实行动作安全保护；
1.4 通过倾角传感器判断钻机平台倾斜角度和压力继电器，实现钻机自动调平功能，角度精确0.2度，并在显示器实时显示钻机水平状态，并且当钻机倾斜20度时，四个千斤顶不动作，具有钻机防倾翻保护（ROPS）功能，如下图1所示。
1.5 计深系统中，在显示器实时显示钻头位置及成孔深度，精确为0.01m，并有钻头位置指示条形柱，并实现掉电保存功能；在显示器上实时监测加压、回转、提升/行走和主空压机系统运行状态 在显示器主页面故障明码显示；显示器实时监控撕控制器IO（AI /DI ）端子状态，方便故障查询.显示器运行时显示主机厂LOGO主页面有当前时间显示，并提供时间修改页面；显示器提供参数标定和首选项设置界面，可通过显示器对整个控制系统进行调试和标定，在参数修改页设置密码，如图2所示。
2 软件编程
2.1 编程工具Codesys：Codesys是用于开发控制方案的开发平台。Codesy包含有控制方案编辑器和仿真调试器，是一套完整控制编辑和调试软件包，它为程序员提供了一种简单的方法操纵强大的编程语言，实现各种控制方案，并提供功能强大的离线仿真调试工具。
结论：该牙轮钻机采用了计算机嵌入系统技术和CAN总线技术，基于IEC61131-3标准的Codesys编程工具实现了：液压系统比例控制，实行动作安全保护；千斤顶自动调平，角度精确为0.2度；穿孔深度实时显示，精确为0.01m；钻机状态监测和系统故障报警，方便故障查询和处理。大大提高了钻机的自动化控制水平，钻机的操作更人性化，方便、舒适、安全，大大提高穿孔效率和整机的可靠性，降低钻机的故障率。由于采用了牙轮钻机智能控控制和监控系统大大提高了钻机的自动化控制水平，钻机的操作更人性化。
参考文献
epec产品目录.
Codesys编程手册.
关键词：牙輪钻机；智能控制：监测：CAN总线
目前国内使用的牙轮钻机自动化程度不高，工人劳动强度大，故障率高。随着计算机技术的飞速发展，对牙轮钻机智能控制和监测我们采用了计算机嵌入系统技术和CAN总线技术，实现了 液压系统比例控制：千斤顶自动调平；穿孔深度实时显示；钻机状态监测和系统故障报警。通过智能控制电液比例多路阀，只要指尖式操作手柄，随着手柄操作的角度大小，非常精确地控制液压缸的速度。由于采用了智能控制，同时实现了钻机自动调平，实时监控钻机提升/行走、回转和加压交流调速运行状况，且实时显示钻孔深度和累计台班进尺。
1 硬件搭建
1.1本系统包括电磁阀、倾角传感器、计深开关。手柄带防尘橡皮罩。液压比例电磁阀分别为千斤顶电磁阀、均衡电磁阀、左钻杆架电磁阀、右钻杆架电磁阀、起落架电磁阀、卡头电磁阀、背拉杆电磁阀、孔口罩电磁阀、大钳电磁阀
1.2 控制器采用EPEC2023 2024，其特性如下：
· ISO高速CAN1接口（CANopen）
· ISO高/低速CAN2接口（CAN2.0B）
· 供电10—30VDC，编程时要求大于11.5V
· 建议24VDC供电
· 程序时钟周期默认10ms（可改）
· 248个16bit参数
· 高压和过载保护
· 过热保护
· 输出短路保护
· 镀金接触、自锁、密封良好的连接器
一个8针安普接插件（总线和供电）
三个23针安普接插件（I/O）
· 小尺寸147χ113mmχ35mm
两控制器之间的连接采用CAN总线电缆连接，显示器和第一控制器之间采用CAN总线电缆连接，手柄、千斤顶、计深开关均采用屏蔽电缆连接。故障信号、千斤顶压力继电器、倾角传感器、电磁阀与第二控制器均采用屏蔽电缆连接。
1.3 手柄通过液压比例阀控制四个千斤顶、背拉杆、孔口罩、液压卡头、左右钻杆架、均衡、和液力大钳油缸动作，各比例阀之间除四个千斤顶油缸可同时动作外其它油缸动作互锁，实行动作安全保护；
1.4 通过倾角传感器判断钻机平台倾斜角度和压力继电器，实现钻机自动调平功能，角度精确0.2度，并在显示器实时显示钻机水平状态，并且当钻机倾斜20度时，四个千斤顶不动作，具有钻机防倾翻保护（ROPS）功能，如下图1所示。
1.5 计深系统中，在显示器实时显示钻头位置及成孔深度，精确为0.01m，并有钻头位置指示条形柱，并实现掉电保存功能；在显示器上实时监测加压、回转、提升/行走和主空压机系统运行状态 在显示器主页面故障明码显示；显示器实时监控撕控制器IO（AI /DI ）端子状态，方便故障查询.显示器运行时显示主机厂LOGO主页面有当前时间显示，并提供时间修改页面；显示器提供参数标定和首选项设置界面，可通过显示器对整个控制系统进行调试和标定，在参数修改页设置密码，如图2所示。
2 软件编程
2.1 编程工具Codesys：Codesys是用于开发控制方案的开发平台。Codesy包含有控制方案编辑器和仿真调试器，是一套完整控制编辑和调试软件包，它为程序员提供了一种简单的方法操纵强大的编程语言，实现各种控制方案，并提供功能强大的离线仿真调试工具。
结论：该牙轮钻机采用了计算机嵌入系统技术和CAN总线技术，基于IEC61131-3标准的Codesys编程工具实现了：液压系统比例控制，实行动作安全保护；千斤顶自动调平，角度精确为0.2度；穿孔深度实时显示，精确为0.01m；钻机状态监测和系统故障报警，方便故障查询和处理。大大提高了钻机的自动化控制水平，钻机的操作更人性化，方便、舒适、安全，大大提高穿孔效率和整机的可靠性，降低钻机的故障率。由于采用了牙轮钻机智能控控制和监控系统大大提高了钻机的自动化控制水平，钻机的操作更人性化。
参考文献
epec产品目录.
Codesys编程手册.