塑料导爆管定长自动剪切电气控制系统

1 引言 塑料导爆管是内壁附有极薄层炸药粉的低密度聚乙烯塑料空心软管，适用于传递低速、低能爆轰波，起爆导爆管雷管或传爆网络，具有良好的抗静电、抗杂散电流性能，爆速稳定、传爆可靠，可在爆破工程中与雷管配合使用，在非电起爆系统中有广泛的应用前景。 爆破是冶金采矿、井巷挖掘的一项重要工序，而起爆则是爆破能否成功的关键。瑞典诺贝尔公司于70年代就研制了爆破新器材导爆管－非电起爆系统。我国也于1978年成功地试制出塑料导爆管并逐步发展成套，形成了国内自有的“非电起爆系统”。 该系统在我国现代化建设中得到了日益广泛的应用。作为非电起爆系统之重要组成部分的塑料导爆管也得到大量的生产。然而长期以来，各个生产单位所生产出来的导爆管基本上都是缠绕在基座上的一整根，出厂产品是以500m为单位，而客户的要求是1m到500m之间的任意长度。为了满足客户的需要，厂家经常人工将导爆管按客户的要求进行分割。依靠人工手动切割固然有它机动灵活的优点，但效率低下，长度误差较大，同时存在不可避免的浪费问题。 导爆管定长自动剪切系统是我们自主研制的一种机电一体化自动剪切设备。机械牵引部分如图l所示。 图1 导爆管定长自动剪切系统机械部分 主动牵引辊、从动牵引辊、引导辊均选用耐磨橡胶材料制成，辊的圆周表面等距开有6槽，用于穿引6根导爆管。引导辊为弹簧支撑悬浮安装，下面装有限位开关。根据机械部分设计对电气控制提出如下要求： 1)主动牵引辊有运动的离合控制，刹车控制及提升、压紧双位控制； 2)剪刀有下刀剪切、上刀待切双位控制； 3)线盘绞线时有应急停车控制和恢复继续运行控制。 2 系统介绍 基于导爆管剪切工艺要求，自动剪切设备能够进行剪切长度的设定，长度设定到厘米级，且有记忆功能和修改功能，有手动操作和自动运行两种工作模式。主／从动牵引辊提升、压紧双位控制采用手动控制，长度测量采用光电脉冲计数法。同时，考虑现代数字化机电设备网络化、CMIS化发展趋势，以及工厂生产数字化管理的要求，系统配置了RS485通讯和SA68D21DM无线数传模块点对多点通讯。 该设备具有导爆管定长自动剪切、班组工作日志向上传输、下达生产任务的接收等功能。系统的机—电一体原理图如图2所示。 图2 机—电一体化原理图 2．1 电气控制逻辑 设fl、f2、f3、f4分别表示离合器、延时断开时间继电器、剪刀驱动电磁阀、刹车驱动电磁阀等线包通电状态，设通电为1，断电为0；s为限位开关常开触点；sb(—)为恢复执行常闭按钮；k(—)t为时间继电器延断触点；j1、j(—)1为继电器1的常开、常闭触点；j2、j(—)2为继电器2的常开、常闭触点；j3、j(—)3为继电器3的常开、常闭触点。设各触点闭合为状态1、断开为状态0。 用继电器1控制离合器且考虑离合器动作与剪切、刹车动作互锁要求，以及线盘绞线情况发生时需进行保护要求，可设计出离合器驱动与保护电气控制逻辑关系： 按直接控制原理可画出相应电气控制图，如图3所示。 用继电器2控制剪刀的驱动，并考虑离合器、刹车动作与其互锁；用继电器3控制刹车的驱动，同时考虑用离合器动作与其互锁。因此可以设计出剪刀驱动控制和刹车控制的逻辑关系： 电气控制线路从略。 2．2 单片机控制板与电气控制线路间的接口 使用单片机I／O线P2．1、P2．2、P2．3分别作为离合器、刹车及剪刀动作的驱动控制。由于单片机I／O口的驱动电流小于10mA，远不能对电气控制回路的电器元件进行直接驱动，为此在单片机与电气控制线路间接口设计如图4所示。 图3 离合器驱动与保护电气控制 图4 单片机与电气控制线路间接口 2．3 光电脉冲法长度测量 主、从牵引辊周长为d= 351mm，光码盘均匀光孔c＝180个，孔间距对应的牵引辊圆周距离l＝=1．95mm≈2mm。 采用光电脉冲计数法测量长度，设牵引辊转过了m个脉冲，如图5。 图5 采用整数运算法，计算长度算法： 1)求，得整数部分N，余数部分n； 2)计算长度L＝N×351+n×2，(mm)； 3)求计算误差(200—195)×n／100，得整数部分△L； 4)长度修正L’＝L－△L。 3 使用无线通讯进行生产调度与设备管理 考虑到该行业厂区大、生产厂房分散的特点，并基于工厂生产数字化管理的要求，本自动剪切设备配置有无线通讯接口(TTL)及无线通讯功能。 北京捷麦通讯器材有限公司的数传模块D21DM具有功率大(25W)、通讯距离长(10～30km)、多通讯接口可选(TTL、RS232、RS485)、灵敏度高(≤0．25μv)等特点。厂级计算机作为上位机选用RS232接口的D21DM模块，本自动剪切设备作为下位机选用TTL接口的D21DM模块。每台剪切设备通过拨码盘设置自己确定且唯一的身份码，同时上、下位机配置相应无线通讯驱动程序，便可构建起对多台剪切设备的无线监控通讯网络。 4 结束语 本设备在河北卫星民爆器材有限公司近一年试运行，并经过对电源抗干扰措施处理及对生产工艺的调整后已投入使用，至今设备运行安全可靠，每班生产在45000m以上，大大提高了工作效率。