本文介紹了卷揚(yáng)式?jīng)_擊鉆機(jī)微機(jī)自動控制系統(tǒng)的基本原理，硬件的組成和軟件的設(shè)計，通過試驗，證明該控制系統(tǒng)能夠滿足沖擊鉆進(jìn)工況的要求，實現(xiàn)自動沖擊鉆進(jìn)。

　　1、采用微機(jī)控制的理由

　　卷揚(yáng)式?jīng)_擊鉆朵進(jìn)采用卷揚(yáng)機(jī)提升鉆頭，利用沖擊鉆頭下落的動能產(chǎn)生沖擊作用，破碎巖土實現(xiàn)鉆進(jìn)的鉆機(jī)。與傳統(tǒng)的四邊桿沖擊鉆相比，其結(jié)構(gòu)更為簡單，并且可以根據(jù)需要靈活地調(diào)節(jié)沖程。采用行星齒輪差速機(jī)構(gòu)的雙繩自動同步卷揚(yáng)機(jī)還可以實現(xiàn)沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)，使鉆進(jìn)速度大幅提高，在基礎(chǔ)工程的施工中得到了廣泛的使用。但是，卷揚(yáng)機(jī)提升鉆頭多為手工操作控制沖程，工作勞動強(qiáng)度大，精神緊張，并且沖擊次數(shù)也較低。

　　為了提高生產(chǎn)效率，減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，在自動沖擊控制系統(tǒng)中曾經(jīng)采用過機(jī)械和由進(jìn)間繼電器等元件組成的電器控制機(jī)構(gòu)。由于鋼繩在滾筒上纏繞半徑和變化和鉆進(jìn)過程中地層的改變，上述兩種機(jī)構(gòu)在鉆時過程中，都需要根據(jù)實際工作情況，人為地不斷進(jìn)行調(diào)整。

　　采用微機(jī)控制的自動沖擊機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)鉆進(jìn)過程中各種因素的變化，自動調(diào)節(jié)和控制每次沖擊的進(jìn)給量，實現(xiàn)完全的自動沖擊鉆進(jìn)。

　　2、自動沖擊鉆進(jìn)的基本原理

　　在卷揚(yáng)式?jīng)_擊鉆機(jī)上，為了實現(xiàn)自動沖擊鉆進(jìn)，可以通過檢測和控制鋼繩的松馳量（即沖擊鉆頭下落到井底后，卷揚(yáng)機(jī)滾筒開始正轉(zhuǎn)，到鋼繩拉緊沖擊鉆頭時鋼繩的長度值）來實現(xiàn)。

　　在沖擊開始前，首先設(shè)置沖擊鉆頭沖擊時的沖程長度L和鋼繩 的松馳量S；然后由微機(jī)發(fā)出閉合液壓離合器的控制們號，使卷揚(yáng)機(jī)滾筒開始正轉(zhuǎn)，并記錄下滾筒開始正轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)角位置；在滾筒轉(zhuǎn)動的過程中，微機(jī)不斷采集和記錄滾筒轉(zhuǎn)角的位置信號；當(dāng)鋼繩拉緊沖擊鉆頭時微機(jī)將此時的滾筒 轉(zhuǎn)角位置信號與滾筒 開始正轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)角位置信號相比較，得出鋼繩的實際松馳量E；將鋼繩的實際松馳量E與設(shè)定值S相比較，用其差值修正和控制本次沖擊時的鉆頭提升高度H；當(dāng)提升鉆頭的高度過到H值時，微機(jī)發(fā)出打開液壓離合器信號；離合器打開后，滾筒在沖擊鉆頭訓(xùn)擊時所設(shè)置的沖程長度L時，微機(jī)又重新發(fā)出離合器閉合信號，開始下一次自動沖擊的控制。

　　3、硬件的構(gòu)成和軟件的設(shè)計

　　鉆機(jī)提升沖擊鉆頭時的提重信號是通過交流互感器檢測電機(jī)的電流變化得到的，通過檢測電機(jī)空載和提升鉆壯頭時的電流變化，再通過可調(diào)閥值電路，發(fā)出對應(yīng)電機(jī)空載和提重的高低電平信號，作為微機(jī)的一個中斷控制。

　　卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)角位置信號和正反轉(zhuǎn)信號是采用兩個磁電傳感器的檢測固定有滾筒軸上帶等分磁鐵的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角得到了的，通過轉(zhuǎn)換電路按兩個傳感器檢測信號的撫后和間隔，得到轉(zhuǎn)角的脈沖信號和正反轉(zhuǎn)信號，兩信號分別送到微機(jī)的計數(shù)口和中斷控制口。

　　滾筒的思轉(zhuǎn)動和停止是采用微機(jī)輸出信號，經(jīng)固態(tài)繼電器和電磁換向閥后直接控制液壓離合器的通斷來實現(xiàn)。

　　此外，系統(tǒng)還沒有沖程L和松馳量S的輸入和顯示電路。為了防止外界環(huán)境對系統(tǒng)的干擾，在輸入和輸出電咱與微機(jī)間增設(shè)了光電隔離接口電路，同時系統(tǒng)還設(shè)置了一組發(fā)光二極管，用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，監(jiān)測系統(tǒng)的工作情況。