旋挖鉆機智能檢測系統研究

車 霞

（上海中聯重科樁工機械有限公司，上海 201600）

在旋挖鉆機出廠時，需對每臺設備的性能參數進行調試檢測和記錄。目前，旋挖鉆機出廠調試檢測的方法如下：

（1）質檢員嚴格按照《旋挖鉆機產品調試規程》的具體要求操作受檢設備，采用簡單的檢測工具（例如秒表、壓力表或者人為計數）進行檢測，記錄相關數據；

（2）質檢員對記錄數據進行計算，得出相應的性能參數值，并將合格的性能參數值記錄在《調試記錄表》上，由公司存檔并定期銷毀；

（3）質檢員對不合格的項目參數進行分析，查找原因并解決問題，直至該參數合格；

（4）當所有調試項目的工作參數都符合調試標準，旋挖鉆機才能檢驗合格出廠。

例如：針對上車回轉最高速度檢驗，需檢驗人員自覺按《旋挖鉆機產品調試規程》操作。首先，檢驗人員先在設備上做一標識（可綁一紅飄帶），以此為參照，機手在駕駛室內將油門旋至最大檔位，手柄至最大位置，操作回轉動作360°旋轉。檢驗員在設備旁數1min內設備轉多少圈，經計算得出回轉速度值r/min并將數據填入《調試記錄表》。當實際數值與標準值比較不合格時，需分析查找原因并解決問題后再重復操作，直至參數合格為止。

由此可知，質檢員需具備良好的職業操守，不弄虛作假，嚴格按照調試規程操作所有檢測項目，反復多次操作設備。因此，調試檢驗過程受人為因素影響較大，會出現誤操作、漏操作和讀取計算數值不精確等問題。且調試檢測數據采用紙質文件形式進行記錄，不利于后期做數據分析，查找分析故障原因。

針對以上存在的缺陷，研發中心決定立項開發設計一套智能檢測系統，使設備檢驗操作更嚴格和規范化，保證并提高出廠產品的質量合格率。

1 智能檢測系統方案

旋挖鉆機智能檢測系統能夠實時監測各個調試項目的工作參數，通過存儲器記錄調試工作參數，按照PLC控制器輸出結果作為檢驗結果，能夠大幅減小人為因素的影響，有效提高出廠產品的質量。

1.1 硬件概述

旋挖鉆機智能檢測系統包括PLC控制器（執行邏輯判斷模塊、存儲器）、傳感器組件和顯示屏。

傳感器的功能為將各類物理數值轉換為電信號并發送至PLC控制器，主要有壓力傳感器、回轉編碼器、深度編碼器、軸銷傳感器、傾角傳感器和溫度傳感器等元件。其中壓力傳感器可用于檢測液壓系統各元件的液壓油壓力值，回轉編碼器用于檢測旋挖鉆上車的回轉角度值，深度編碼器用于檢測鉆具下降的深度，軸銷傳感器用于檢測鉆具的重量，傾角傳感器用于檢測桅桿的傾斜角度，溫度傳感器用于檢測液壓油溫度。

PLC控制器由邏輯處理模塊和存儲器組成。當傳感器發送信號至PLC控制器后，邏輯處理模塊依據預設條件進行邏輯判斷，輸出對應的執行信號。存儲器用于存儲傳感器實時發送的輸入信號及邏輯判斷模塊的執行信號。

顯示屏功能為顯示每一個調試項目的檢測結果。顯示屏接收由PLC控制器發出的執行信號，并在液晶屏幕上顯示檢測結果。旋挖鉆機智能檢測系統結構如圖1所示。

圖1 旋挖鉆機智能檢測系統

1.2 軟件框架

旋挖鉆機智能檢測系統通過PLC程序實現具體功能。旋挖鉆機智能檢測系統的工作流程如下：

（1）啟動旋挖鉆機，通過操作顯示屏打開“系統信息”界面，進入“出廠調試記錄-2”頁面，可通過上下按鍵選擇調試具體項目。

（2）選取任意調試項目，并操作旋挖鉆機進行該調試項目的檢測，記錄相關參數。

（3）顯示屏輸出該設備的檢測結果。PLC自動檢測是否完成每項調試項目。若完成調試項目且全部符合調試標準，則檢驗合格并確認存儲工作參數，否則檢驗不合格，重新進行不合格項目的調試工作。

旋挖鉆機智能檢測系統的工作流程如圖2所示。

圖2 智能檢測系統工作流程

要調試具體項目，必須滿足對應的調試工作參數（如油門檔位、液壓油壓力數值、鉆桿工作距離等）。調試工作參數編寫在PLC控制程序中，由PLC實時讀取相關工作參數，判斷是否滿足調試項目的工作參數要求。若當前工作參數不滿足要求，PLC控制器將無法進行調試工作參數記錄，且不會輸出該項目檢測結果；若當前工作參數滿足要求，PLC控制器將進入調試檢測程序，實時接收傳感數據，對數據處理后進行邏輯判斷，輸出該項目的檢測結果并存儲相關工作參數。

例如針對上車回轉最高速度檢驗，邏輯條件編程如下：首先，檢測油門旋鈕至10檔、液壓油溫度≥40℃和回轉電磁閥得電工作，滿足以上條件時PLC開始計時讀取回轉編碼器發送的信號參數并進行數據處理和計算。旋轉360°算1圈，旋轉3min，對這期間的角度數值進行濾波處理并計算出總圈數，然后取其平均值得到平穩的上車回轉速度（r/min）。這樣PLC控制器計算出的數值不存在人為計數錯誤引起的數據不精準，而且如果參數不合格就會顯示為紅色，不能確認并存儲，也不會有弄虛作假的現象發生。

每臺設備的出廠原始性能參數都存儲在PLC控制器里，具有唯一性和長久性，便于調用。后期設備施工中，若設備使用性能出現故障，施工效率降低，可與存儲的原始參數進行比較分析，判斷解決各種問題。

1.3 實際運用

目前，在公司旋挖鉆機產品上已使用此項目，質檢員可通過顯示屏頁面進行調試項目的操作?！跋到y信息”界面如圖3所示，“出廠調試記錄-2”頁面如圖4所示。

圖3 系統信息

圖4 出廠調試記錄-2

在進行調試項目過程中，顯示屏將顯示工作參數標準值及調試項目的實時參數值，同時將兩個數值進行對比。當實時參數值在標準值范圍內時，記錄值背景顏色為綠色，則該項目檢測合格，存儲該實時參數值；當實時參數值不在標準值范圍內時，記錄值背景顏色為紅色，則該項目檢測不合格，需質檢員查找原因并調整旋挖鉆機相關元器件的性能，再重新開始該調試項目的檢測；當調整設備后，調試項目的實時參數值滿足要求時，記錄值背景顏色將從紅色變為綠色，則存儲該實時參數值，可繼續進行其他調試項目。

當所有調試項目的工作參數檢測都完成，且記錄值背景顏色都為綠色時，該臺旋挖鉆機檢測合格，可將記錄數據存儲在存儲器內。

2 結束語

本旋挖鉆機智能檢測系統通過傳感器組件采集數據，邏輯處理模塊對每個調試項目的動作執行進行邏輯條件判斷，PLC控制器對每個調試項目采集的傳感數據進行處理和計算，即每個調試項目的工作參數可通過PLC控制程序檢測方法判斷是否達標。傳感數據自動采集與分析，自動判定傳感數據的合格性，提高了工作參數的精確度，減小了人為因素的影響，保證并提高出廠產品的質量。調試檢測結果將實時通過顯示屏進行顯示，所有的調試項目工作參數將存儲在存儲器中，便于研發技術人員應用計算機軟件進行數據分析調試效果，以及對后期設備使用性能進行相關分析并解決各種問題。