CN104533385B - 一种旋挖钻机控制系统 - Google Patents

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李炜东
令狐克鼎
文小刚
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions

Abstract

本发明提供了一种旋挖钻机控制系统，包括磁敏传感器、转速传感器、燃油计量器、计算器、控制端、触控屏；所述磁敏传感器、转速传感器连接至计算器，所述燃油计量器、触控屏连接至控制端；所述计算器还连接有钻机液压系统的液压压力表。本发明可实时判断并完成预定控制，操作人员无需时时紧盯钻机运行情况，由此有效降低了操作人员的工作强度；精度高，用磁栅尺和磁敏传感器来进行主要测量，在很大程度上避免了液压压力表可能导致的误差，由此保证了自动控制的准确度高；成本低，无论是硬件成本，还是人力成本，甚至时间成本，相对于现有技术都可以大幅降低；操作容易，操作人员只需要在触控屏上设定参数然后让系统运行即可。

Description

一种旋挖钻机控制系统
技术领域
本发明涉及一种旋挖钻机控制系统，属于工程机械领域。
背景技术
旋挖钻机在工作过程中，最理想的状态是能实时监测钻头所受到的垂直向阻力和侧向阻力，以帮助操作人员判断地质情况，并由此进行实时控制，但钻头上不便于安装压力传感器，因此现有技术中主要依赖于液压系统的压力表和发动机ECU的读数，通过操作人员的专业来判断，在这种情况下，为了提高精度，尽可能的避免误判，一来需要花费极高成本，二来也需要操作人员足够专业，这给企业带来的极高的负担。另一方面，在操作过程中，操作人员需要一直关注运行情况并作出反应，因此这对操作人员的要求会非常高，如保持出现任何需要控制钻机暂停的情况操作人员都能及时反映，则操作人员也会非常疲惫，由此则可能严重影响工程进度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够及时反应以降低操作人员工作强度，并且操作简单、成本低廉、控制准确的旋挖钻机控制系统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种旋挖钻机控制系统，包括磁敏传感器、转速传感器、燃油计量器、计算器、控制端、触控屏；所述磁敏传感器、转速传感器连接至计算器，所述燃油计量器、触控屏连接至控制端；所述计算器还连接有钻机液压系统的液压压力表；所述控制端还连接钻机发动机的发动机ECU和钻机的控制电路；所述计算器和控制端相互连接；所述计算器还与发动机ECU连接；所述磁敏传感器安装在钻杆一侧，在钻杆上对应磁敏传感器的位置设置有磁栅尺；所述转速传感器设置在钻杆的主动力轴上，测量钻杆的转速；所述计算器、控制端均为单片机。
所述计算器为16位单片机。
所述控制端为数据存储器位单片机。
还包括数据存储器，所述计算器和控制端各自与数据存储器连接。
所述数据存储器为移动硬盘。
所述计算器通过磁敏传感器传输的移动距离和自身计时计算出钻杆在下钻速度，并通过下钻速度和液压压力表传输的液压系统实时压力计算钻头所受垂直受力数据；所述计算器还通过转速传感器传输的转速和发动机ECU传输的额定转速实时计算钻头所受侧向受力数据。
所述计算器将计算出的垂直受力数据和侧向受力数据传输至控制端，控制端结合垂直受力数据、侧向受力数据、发动机ECU传输的发动机工作情况数据、燃油计量器传输的油耗数据进行实时分析，并根据实时分析的结果通过发动机ECU、控制电路对发动机和钻机进行控制。
所述计算器将接收到的数据和计算出的垂直受力数据、侧向受力数据传输至数据存储器进行存储。
所述触控屏为电容式触控屏，可对控制端的工作参数进行设置并可对控制端的运行进行实时控制。
本发明的有益效果在于：①可实时判断并完成预定控制，操作人员无需时时紧盯钻机运行情况，由此有效降低了操作人员的工作强度；②精度高，用磁栅尺和磁敏传感器来进行主要测量，在很大程度上避免了液压压力表可能导致的误差，由此保证了自动控制的准确度高；③成本低，无论是硬件成本，还是人力成本，甚至时间成本，相对于现有技术都可以大幅降低；④操作容易，操作人员只需要在触控屏上设定参数然后让系统运行即可.
附图说明
图1是本发明的连接示意图；
图中：11-磁敏传感器，12-转速传感器，13-液压压力表，21-发动机ECU，22-控制电路，23-燃油计量器，31-计算器，32-数据存储器，33-控制端，34-触控屏。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示的一种旋挖钻机控制系统，包括磁敏传感器11、转速传感器12、燃油计量器23、计算器31、控制端33、触控屏34；所述磁敏传感器11、转速传感器12连接至计算器31，所述燃油计量器23、触控屏34连接至控制端33；所述计算器31还连接有钻机液压系统的液压压力表13；所述控制端33还连接钻机发动机的发动机ECU21和钻机的控制电路22；所述计算器31和控制端33相互连接；所述计算器31还与发动机ECU21连接；所述磁敏传感器11安装在钻杆一侧，在钻杆上对应磁敏传感器11的位置设置有磁栅尺；所述转速传感器12设置在钻杆的主动力轴上，测量钻杆的转速；所述计算器31、控制端33均为单片机。
为保证足够低的成本，同时又能兼顾计算性能有保障以保证控制的及时，所述计算器31为16位单片机，所述控制端33为数据存储器32位单片机。
为便于对各种地质情况进行后期分析，以指导后续操作的准确程度，也为了方便进一步的改善，还包括数据存储器32，所述计算器31和控制端33各自与数据存储器32连接。
显然，在长期运行过程中，产生的数据量可能非常大，硬件上则可能需要专门设置服务器，而在施工场地设置服务器实在比较强人所难，因此为了使用更方便，所述数据存储器32为移动硬盘，企业只需定期更换移动硬盘，并通过移动硬盘将数据转存至固定地点(如办公室)的电脑上即可。
所述计算器31通过磁敏传感器11传输的移动距离和自身计时计算出钻杆在下钻速度，并通过下钻速度和液压压力表13传输的液压系统实时压力计算钻头所受垂直受力数据；所述计算器31还通过转速传感器12传输的转速和发动机ECU21传输的额定转速实时计算钻头所受侧向受力数据。
所述计算器31将计算出的垂直受力数据和侧向受力数据传输至控制端33，控制端33结合垂直受力数据、侧向受力数据、发动机ECU21传输的发动机工作情况数据、燃油计量器23传输的油耗数据进行实时分析，并根据实时分析的结果通过发动机ECU21、控制电路22对发动机和钻机进行控制。
所述计算器31将接收到的数据和计算出的垂直受力数据、侧向受力数据传输至数据存储器32进行存储。
所述触控屏34为电容式触控屏，可对控制端33的工作参数进行设置并可对控制端33的运行进行实时控制。

Claims (8)

1.一种旋挖钻机控制系统，包括磁敏传感器(11)、转速传感器(12)、燃油计量器(23)、计算器(31)、控制端(33)、触控屏(34)，其特征在于：所述磁敏传感器(11)、转速传感器(12)连接至计算器(31)，所述燃油计量器(23)、触控屏(34)连接至控制端(33)；所述计算器(31)还连接有钻机液压系统的液压压力表(13)；所述控制端(33)还连接钻机发动机的发动机ECU(21)和钻机的控制电路(22)；所述计算器(31)和控制端(33)相互连接；所述计算器(31)还与发动机ECU(21)连接；所述磁敏传感器(11)安装在钻杆一侧，在钻杆上对应磁敏传感器(11)的位置设置有磁栅尺；所述转速传感器(12)设置在钻杆的主动力轴上，测量钻杆的转速；所述计算器(31)、控制端(33)均为单片机；所述计算器(31)通过磁敏传感器(11)传输的移动距离和自身计时计算出钻杆在下钻速度，并通过下钻速度和液压压力表(13)传输的液压系统实时压力计算钻头所受垂直受力数据；所述计算器(31)还通过转速传感器(12)传输的转速和发动机ECU(21)传输的额定转速实时计算钻头所受侧向受力数据。
2.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于：所述计算器(31)为16位单片机。
3.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于：所述控制端(33)为32位单片机。
4.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于：还包括数据存储器(32)，所述计算器(31)和控制端(33)各自与数据存储器(32)连接。
5.如权利要求4所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于：所述数据存储器(32)为移动硬盘。
6.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于：所述计算器(31)将计算出的垂直受力数据和侧向受力数据传输至控制端(33)，控制端(33)结合垂直受力数据、侧向受力数据、发动机ECU(21)传输的发动机工作情况数据、燃油计量器(23)传输的油耗数据进行实时分析，并根据实时分析的结果通过发动机ECU(21)、控制电路(22)对发动机和钻机进行控制。
7.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于：所述计算器(31)将接收到的数据和计算出的垂直受力数据、侧向受力数据传输至数据存储器(32)进行存储。
8.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于：所述触控屏(34)为电容式触控屏，可对控制端(33)的工作参数进行设置并可对控制端(33)的运行进行实时控制。
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