控制爆破对工业控制计算机硬件结构的影响.pdf

第1 8 卷第3 期爆破 V 0 1 ．1 8N o3 2 D 0 1 年g 月 B L 蜘N GS e p2 0 0 l 文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 0 1 0 3 一0 0 7 3 一0 3 控制爆破对工业控制计算机硬件结构的影响 邓义芳 中南大学，湖南长沙4 L 0 0 8 3 摘要通过对工业控制计算机的硬件鲒构分析，姑售宣内基坑控制爆破开挖工程实例．阐述控制焯磕对 工业控制计算机硬件结构的影响。指出通过遗择适当的蟮玻方法、最小抵抗践方向．控制爆破药量．加强对飞 石的防护等措藐，可咀在工业控制计算机附近进行控制爆破。 关蕾词工业拉制计算机； 硬件蛄椅；拉制棒破 中图分类号T D2 3 5 ．4文麓标识码A I I I f I u e n 始o fC 蚰t r 0 I I e dm a s t j n g ∞I n d u s t r yC 帅t r o l l i n g C o m p u t e rH a r d w a r eS t r u c t u r e D E N GY p j ∞g C e n t r a IS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n 窑s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h e1 n f 】u e n c e0 fc o n t r o l l j “gb l a 时i n go n l n d l l s 七r yc 。n t r o 】1 i “gc o m p u t e rh a r d w a r es t r u c t u r eb yt h a n a I y s l s 。f1 n d u s t r yc o n t r o m n gc o m p u t e rh a r d w a r es t r ∞r ea n dt h ep r a c t i c a Ie x a m p l eo fc 。n t r 0 】l “b l a s f I n g 1 n d 0 0 rp l tw a se x p o u n d e d ．I tw a sf o u Ⅱdt h a ti n d u s t r yc o n t r o i “g ㈣p u t e rc o u I dw o r kL nt h ev I c m i ’yo fc 肌t r o 【I e d b 【a 砒m gb yp r o p e rb l a s t i “g m e t h o d b u r d e n ’s d i r e c t j o n ，c h t 。g e w e i g h ta n ds t r e o 矿h e n j “g t h e 幽e 【t e rr o 玎yr 。c k - K e yw o r d s I n d u s t 。yc o n t r o I l i n gc o m p u t e r ； h a r d w a p s t n l c t u r e ； c D n t r 。e d 批s t m g 1 引言2 工业控制计算机的硬件结构 工业控制计算机广泛应用于工业生产现场和交 通指挥、安全保卫、医疗仪器设备等场合，完成自动 控制、数据采集、监控管理、数据服务、网络通讯等功 能。工业控制计算机的使用环境通常比较恶劣，在设 计和制造工艺上要求工业计算机对温度、湿度、振动 等恶劣的环境条件具有一定的适应性。 在工业控制计算机附近频繁进行爆破作业，爆 破震动、飞石等有可能影响工业控制计算机的正常 运行。探讨控制爆破对工业控制计算机的硬件结构 的影响．是非常有意义的。 由于使用环境的要求，工业控制计算机的硬件 结构较一般计算机更为紧凑。从外部看，工业控制计 算机包括机箱、键盘、显示器等。核心部分是机箱和 机箱内的主板、电源、c P u 、内存和各种1 ／ 接口 卡‘1 “。 1 机箱机箱是工业控制计算机的主要部件． 对恶劣环境下可靠地运行起着很重要的作用。它一 要保证机箱内的主板、电源、各种I ／0 接口卡、键盘 等能牢固结合；二要整体性能好．能承受外部振动和 冲击；三要能防尘和散热，耐潮湿和抗腐蚀；四要机 箱内各部件问有良好的导电性和接地性．人与键盘 问要具有良好的绝缘性。机箱材料一般选用镀锌钢 收稿日期；2 0 0 l 0 6 1 4 ． 作者简介邛义芳 1 9 6 6 一 ，男；长沙中南大学资环建工学院工程师，主要从事拉制爆破、工程爆破对环境的研究 万方数据 爆破 板或铝合金板。 2 主板工业控制计算机的主板是一块单独 的多层印刷电路板．上面集成了c P u 、存储器、系统 时钟发生器、数学协处理器、键盘接口等电子元器件 及总线和总线扩展槽。扩展槽为各I ／0 接口卡的插 座。工业控制计算机的主板有插卡型、母板型两种形 式 能适用于o ～5 5C 的温度环境。高质量的工业控 制计算机一般采用插卡型主板。其工作的可靠性主 要取决于集成于其上的电子元器件的性能。 3J 各种I ／o 接口 I ／0 接口卡也是一块单独 的多层印刷电路板，为各种输入输出设备与c P u 等 接口需要而集成了各种电子元器件，完成各自的模 数、数模转换功能。一般是插卡形式，通过总线扩展 2 u 叭年男 槽与主板相联系，通过主板上的总线与C P U 等进行 数据交换。一般有显示卡、硬盘驱动卡、软盘驱动卡、 打印机驱动卡、开关量卡 用于对控制机构发出控制 信号 、通讯卡、网卡等。 3 控制爆破的影响 爆破产生的振动、飞石等影响周围环境。在工业 控制计算机附近进行爆破作业，必须考虑爆破所产 生的振动、飞石等对工业控制计算机的影响。工业控 制计算机在出厂前都要经过严格的性能检测．其中 包括振动试验。表1 列出几种工业控制计算机的抗 振动、抗冲击性能。 裹1 几种工业控制计算机的抗振动、抗冲击性能 注* 为重力加速度。 爆破飞石对周围环境的影响，表现为对周围的 人、机械设备、配电电器、建构筑物等的冲击变形或 冲击破坏。飞石的产生方向，一是炮i L 口方向。这主 要是由于最小抵抗线过大，周围夹制作用强，或是填 塞长度过小．填塞质量不高，使得具有一定能量的爆 破破碎体和炮孔填塞物从孔口高速射出。二是最小 抵抗线方向。最小抵抗线与装药量不匹配，如果装药 量过大．或此方向有软弱结构，爆破破碎物可能从最 小抵抗线方向飞散形成飞石。如果药量过小，则会沿 炮孔口方向形成飞石。 工业控制计算机虽有一定的抗冲击能力，但在 加强对飞石的防护基础上，还需注意改变最小抵抗 线的方向来改变飞石方向。 爆破振动能使工业控制计算机的各种I ／O 接口 卡与扩展槽问松动．而对C P U 等记录、数据处理元 器件，焊点的影响则不明显。从表l 可以看出，工业 控制计算机运行时的抗振能力为1 ．o 口左右。文献 [ 3 ] 认为一般计算机允许的振动加速度为0 ．2 5g ， 表明工业控制计算机的机箱对提高其抗振性能具有 很重要的作用。文献[ 4 ] 提供了装有自动记录芯片和 标准接口的T P B O x 振动自记仪 测试时与测点处 同一位置 ，能够记录的最大振动速度达3 0c m j s 。 在文中的实例数据中，记录到的最太振动速度为 1 ．8 3 6c m ／s 。上述情况与文献[ 5 ] 所提供地震烈度与 爆破地震比较，说明工业控制机具有较强的抗振能 力，而机箱起主要作用。 一般认为，最小抵抗线方向的反方向是爆破振 动的最大方向。通过改变最小抵抗线的方向，能够改 变爆破振动的最大方向。 可以运用爆破振动加速度公式来进行安全校 核‘“ Ⅱ 量。 Q “3 ／R ’ 式中n 为爆破振动加速度．c m ／s 2 ；屯，卢为与岩土性 质有关的参数，在土中爆破时 。一1 0 ～2 0 ，p 一1 ．5 ～ 2 ．0 ；在岩石中 。一1 0 0 ～15 0 ．卢一1 ．8 ～2 ．5 ；Q 为炸 药量或最大段药量，k g ；R 为爆破中心与被保护对象 问的距离，m 。 4 工程应用 某合资企业需要在已经建成的厂房内开挖一基 万方数据 第1 8 卷第3 期邓义芳控耐爆破对工业控制计算机硬件结构的影响 坑．基坑长2 8 ．5 m ．宽9 ．5 ～1 0 m ，深4 ．5 ～5 ．2m ， 总爆破方量超过l3 0 0m 3 。岩石为红色的细砂岩，节 理、裂隙不发育，整体性好。 基坑南面是同一厂房内的进口盘管生产线，由 远而近依次是盘管生产设备，工业控制计算机。其中 工业控制计算机距基坑边仅4 ．8m ，与基坑问有2 m 高的砖墙。 根据周围环境条件，对此基坑的控制爆破开挖 采用直孔松动掏槽、V 形工作面台阶松动爆破，周边 光面爆破，局部风镐清凿的施工方案。 在进行掏槽爆破时，由于只有一个自由面．爆破 夹制作用最大。此时．爆破飞石方向是炮孔口方向。 因此，在众多的掏槽方法中．直} L 掏槽是最有利于通 过防护控制上冲飞石。 为改变台阶爆破时的最小抵抗线方向，台阶工 作面布置成以基坑中心线为顶点的V 字形。台阶高 1 ．4 m ．宽1 ．2 ～1 ．6 m ，布单排炮孔。 用预留光爆层的办法对基坑周边进行光面爆 破，有利于保证基坑周边的规整 保护周边岩体。用 预裂爆破、光面爆破两种方法．都能达到周边规整， 保护周边岩体的目的。但是预裂爆破是在单自由面、 夹制作用大的情况下实施的．爆源中心与周边工业 控制计算机的距离最近．爆破飞石、爆破振动的影响 比较强烈，而光面爆破是在多个自由面条件下实施 的，安全条件较好。光面爆破光爆层厚0 ．5m ，炮孔 间距0 ．3 ～0 ．4 m ，孔深1 ．4m ，每孔装药0 ．2 1 2k g 左右，分三段装药，从孔底到孔口依次为o ．1 、 O ．0 7 5 、o ．0 3 75 妇。3 种爆破方法的有关爆破参数见 表2 。 寰2 爆破参数 按照速度公式y K 0 “3 ／R ．和加速度公式 u 。 Q 13 佃 ’对爆破振动进行校核，计算情况如表 3 所示。公式中的K 、n 值是选用文献[ 6 ] 提供的在砂 岩中进行浅孔爆破时实测值，K 取3 7 ，a 取1 ．6 7 。加 速度公式中的K 。取15 0 ，卢取1 _ 8 。爆源中心到工业 控制计算机的距离为4 ．8m 。 裹3 爆破振动安全拉核 参考文献 1 黄一夫．微型计算机控制技术[ M ] ．北京机械工业出版 社，1 9 9 9 ． 2 邹逢兴．计算机硬件技术基础 M ] ．北京高等教育出版 社，1 9 9 8 ． 3 刘般中工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 9 9 4 张智宇．T O P B o x 振动自记仪在爆破振动测试中的应用 [ J ] ．爆破．1 9 9 8 - 1 5 4 6 2 6 5 ． 5 王鸿榘．多边界石方爆破工程[ M ] _ 北京 民交通出版 社，1 9 9 4 ． 6 秦明武．露天深孔爆破[ M ] ．西安陕西科学技术出版社， 1 9 9 5 ． 万方数据