CN201531263U - 牙轮钻机智能控制和监测装置 - Google Patents

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郭志辉
谢富德
丁仰东
李淑玲
王喜柱
程燕立
廉学东
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Abstract

一种牙轮钻机智能控制和监测装置，属于牙轮钻机自动化技术领域。包括控制器、显示器、手柄、千斤顶、千斤顶压力继电器、液压比例电磁阀、倾角传感器、计深开关；第一控制器和第二控制器之间的连接采用CAN总线电缆连接，显示器和第一控制器之间采用CAN总线电缆连接，手柄、千斤顶、计深开关均采用屏蔽电缆连接；故障信号、千斤顶压力继电器、倾角传感器、电磁阀与第二控制器均采用屏蔽电缆连接。优点在于。液压系统比例控制，实行动作安全保护；千斤顶自动调平，角度精确为0.2度；穿孔深度实时显示，精确为0.01m；钻机状态监测和系统故障报警，方便故障查询和处理。大大提高了钻机的自动化控制水平，方便、舒适、安全，大大提高穿孔效率和整机可靠性，降低钻机的故障率。

Description

牙轮钻机智能控制和监测装置
技术领域
本实用新型属于牙轮钻机自动化技术领域，特别是提供了一种牙轮钻机智能控制和监测装置，牙轮钻机智能控制和监测采用了计算机嵌入系统技术和CAN总线技术，实现了液压系统比例控制：千斤顶自动调平；穿孔深度实时显示；钻机状态监测和系统故障报警。
背景技术
牙轮钻机的控制系统经历了直流发电机组、磁放大器、全数字直流控制、交流变频调速和智能控制这么几个阶段。目前在国内外还没有在牙轮钻机采用上述的计算机嵌入系统技术和CAN总线技术。目前国内使用的牙轮钻机自动化程度不高，工人劳动强度大，故障率高，穿孔作业和处理钻机故障完全凭工人的实践经验，在液压控制系统中，大都使用手动多路阀控制和电动液压阀控制，液压操纵件多，不能根据钻孔需要调节液压缸的速度，往往由于不能控制速度造成事故。
发明内容：
本实用新型的目的在于提供一种牙轮钻机智能控制和监测装置，通过智能控制电液比例多路阀，只要指尖式操作手柄，随着手柄操作的角度大小，非常精确地控制液压缸的速度。由于采用了智能控制，同时实现了钻机自动调平，实时监控钻机提升/行走、回转和加压交流调速运行状况，且实时显示钻孔深度和累计台班进尺。
本实用新型包括控制器、显示器、手柄、千斤顶、千斤顶压力继电器、液压比例电磁阀、倾角传感器、计深开关。手柄带防尘橡皮罩。液压比例电磁阀分别为千斤顶电磁阀、均衡电磁阀、左钻杆架电磁阀、右钻杆架电磁阀、起落架电磁阀、卡头电磁阀、背拉杆电磁阀、孔口罩电磁阀、大钳电磁阀。
第一控制器和第二控制器之间的连接采用CAN总线电缆连接，显示器和第一控制器1之间采用CAN总线电缆连接，手柄、千斤顶、计深开关均采用屏蔽电缆连接。故障信号、千斤顶压力继电器、倾角传感器、电磁阀与第二控制器2均采用屏蔽电缆连接。
1、手柄通过液压比例阀控制四个千斤顶、背拉杆、孔口罩、液压卡头、左右钻杆架、均衡、和液力大钳油缸动作，各比例阀之间除四个千斤顶油缸可同时动作外其它油缸动作互锁，实行动作安全保护；
2、通过倾角传感器判断钻机平台倾斜角度和压力继电器，实现钻机自动调平功能，角度精确0.2度，并在显示器实时显示钻机水平状态，并且当钻机倾斜20度时，四个千斤顶不动作，具有钻机防倾翻保护(ROPS)功能；
3、计深系统中，在显示器实时显示钻头位置及成孔深度，精确为0.01m，并有钻头位置指示条形柱，并实现掉电保存功能；
4、在显示器上实时监测加压、回转、提升/行走和主空压机系统运行状态在显示器主页面故障明码显示；显示器实时监控撕控制器IO(AI/DI)端子状态，方便故障查询.显示器运行时显示主机厂LOGO主页面有当前时间显示，并提供时间修改页面；显示器提供参数标定和首选项设置界面.可通过显示器对整个控制系统进行调试和标定，在参数修改页设置密码。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用了计算机嵌入系统技术和CAN总线技术，基于IEC61131-3标准的Codesys编程工具实现了：液压系统比例控制，实行动作安全保护；千斤顶自动调平，角度精确为0.2度；穿孔深度实时显示，精确为0.01m；钻机状态监测和系统故障报警，方便故障查询和处理。大大提高了钻机的自动化控制水平，钻机的操作更人性化，方便、舒适、安全，大大提高穿孔效率和整机的可靠性，降低钻机的故障率。由于采用了牙轮钻机智能控控制和监控系统大大提高了钻机的自动化控制水平，钻机的操作更人性化。
附图说明
图1为本实用新型控制器1的电路原理图。
图1为本实用新型控制器2的电路原理图。
图3为显示器监控主页面。
图4为显示器自动调平显示页面。
具体实施方式：
本实用新型包括控制器、显示器、手柄、千斤顶、千斤顶压力继电器、液压比例电磁阀、倾角传感器、计深开关。第一控制器1和第二控制器2之间的连接采用CAN总线电缆连接，显示器和第一控制器1之间采用CAN总线电缆连接，手柄、千斤顶、计深开关均采用屏蔽电缆连接。故障信号、千斤顶压力信号、倾角传感器、电磁阀与第二控制器2均采用屏蔽电缆连接。
控制器的CPU为高性能的微处理器。CPU时钟频率40MHz，片内ROM128K/256K，片内RAM11K，寻址能力16M。采用4级流水线，有56个中断(16个优先级)，外设事件控制器PEC，32通道比较/捕捉单元，2个通用定时器单元，以及4通道的PMW。多通道10位的A/D转换口，I/O接口多达111个，其串行I/O接口有同步/异步接口UART、高速同步接口SSC。同时拥有CAN总线通信控制器模块，可以支持高速串行通信协议CAN2.0B，即支持标准(11位ID)和扩展(29位ID)的通信协议。可编程外部总线可对不同地址范围进行不同的设置。
本实用新型编程工具Codesys：Codesys是用于开发控制方案的开发平台。Codesy包含有控制方案编辑器和仿真调试器，是一套完整控制编辑和调试软件包，它为程序员提供了一种简单的方法操纵强大的编程语言，实现各种控制方案，并提供功能强大的离线仿真调试工具。

Claims (3)

1.一种牙轮钻机智能控制和监测装置，包括控制器、显示器、手柄、千斤顶、千斤顶压力继电器、液压比例电磁阀、倾角传感器、计深开关；其特征在于，第一控制器(1)和第二控制器(2)之间的连接采用CAN总线电缆连接，显示器和第一控制器(1)之间采用CAN总线电缆连接，手柄、千斤顶、计深开关均采用屏蔽电缆连接；故障信号、千斤顶压力继电器、倾角传感器、电磁阀与第二控制器(2)均采用屏蔽电缆连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的手柄带防尘橡皮罩。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的液压比例电磁阀分别为千斤顶电磁阀、均衡电磁阀、左钻杆架电磁阀、右钻杆架电磁阀、起落架电磁阀、卡头电磁阀、背拉杆电磁阀、孔口罩电磁阀、大钳电磁阀。
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