CN203515545U - 全数控地质勘探用立轴钻机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种全数控地质勘探用立轴钻机控制系统，由显示屏、工业计算机、可编程控制器、直流电机驱动器、直流电机、三相交流变频器、三相交流变频电机、油泵压力和温度传感器、泥浆泵压力和电流传感器、泥浆泵启动器、泥浆泵三相交流电机、油泵启动器及油泵三相交流电机组成，各传感器的输出端分别接至可编程控制器的同名输入端，泥浆泵和油泵的三相交流电机分别通过启动器与可编程控制器联接，三相交流变频电机经交流变频器与可编程控制器联接，由可编程控制器控制的直流电机驱动器与直流电机联接，工业计算机与可编程控制器通信联接，显示屏与工业计算机相联接。该系统的结构合理、智能化程度高，可显著提高立轴钻机的工作效率。
Description
技术领域
本实用新型属于地质钻掘工程用设施技术领域，涉及一种全数控地质勘探用立轴钻机控制系统。
背景技术
钻机是寻找地下资源必须的设备。目前全球地质勘探去心(样)钻机基本上可以分为两大类型：一类是以机械传动为主，液压传动作为夹紧和给进辅助动作，并通过固定的机上主动钻杆向孔内钻头提供动力的钻机，即立轴钻机(Spindledrill)；另一类是主传动及其他设有辅助动作都是采用液压传动方式完成的全液压钻机，即全液压动力头钻机或液压顶驱式钻机(all-hydraulicoperated drill ortop-drive hydraulic head drill)。中国是当今世界上启动立轴钻机数量最多的国家，据统计，目前中国地质岩心钻探施工机械中传动立轴钻机的开动数量约占96%～97%。
现有的机械传动立轴钻机的主要优点是传动效率高(能量利用率可超过90%)、制造及使用成本低、实用可靠、便于维修等。但其在实际应用中也存在有一些明显的缺陷，如：在钻进过程中油泵压力、温度、泥浆泵压力、卷扬机拉力等数据没有可靠的数字监控，设备操作全凭熟练技工经验来执行，在一定速度下钻杆的转矩不可控，不能根据井下实际情况在线无极调节速度、转矩，不能对正在钻进的地质岩层进行准确地判断，并存在有井下断钻杆事故隐患等等。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构合理、智能化程度高、操作方便的全数控地质勘探用立轴钻机控制系统。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种全数控地质勘探用立轴钻机控制系统，由显示屏、工业计算机、可编程控制器、直流电机驱动器、直流电机、三相交流变频器、三相交流变频电机、油泵压力传感器、油泵温度传感器、泥浆泵压力传感器、泥浆泵电流传感器、立轴压下力传感器、泥浆泵启动器、泥浆泵三相交流电机、油泵启动器及油泵三相交流电机组成，各传感器的输出端分别接至可编程控制器的同名输入端，泥浆泵三相交流电机和油泵三相交流电机的输入端分别通过泥浆泵启动器和油泵启动器与可编程控制器的泥浆泵控制输出端和油泵控制输出端联接，三相交流变频电机的输入端通过三相交流变频器与可编程控制器的交流电机控制输出端联接，直流电机驱动器的输出/输入端与可编程控制器的直流电机输入/输出端联接，直流电机驱动器的输出端接至直流电机的输入端，工业计算机经过RS232C传输线与可编程控制器通信联接，显示屏的输入/输出端接至工业计算机的显示输出/输入端。
本实用新型的技术方案还包括：系统中还具有倾角传感器和两端口无线路由器，倾角传感器的输出端与工业计算机的倾角信号输入端联接，两端口无线路由器的输出/输入端与工业计算机路由器信号的输入/输出端联通。该系统通过两端口无线路由器可向远程监控室传送钻机运行画面和运行参数。
在上述全数控地质勘探用立轴钻机控制系统中，可编程控制器采用日本三菱FX2N-60MR+FX2N-4AD+FX2N-4DA+FX2N-2AD可编程控制器或西门子S7-200可编程控制器，工业计算机采用型号为ECW281B的嵌入式无风扇工业计算机，直流电机驱动器采用型号为590C/270A的全数字直流电机驱动器，泥浆泵启动器和油泵启动器均采用型号为CGR2000-30K的软启动器。
在该系统的显示屏上装有用MCGS组态软件编制的控制画面，可实时记录钻机的运行状态，操作该画面上的相应按钮，将分别会启动直流电机、液压站油泵电机和泥浆泵电机，这些指令通过工业计算机辨识后，经过RS232C传输线，送至可编程控制器中，可编程控制器随即向全数字直流电机驱动器、三相变频器、数字化软启动器发出相应的指令，指挥钻机主电机、液压站油泵以及泥浆泵等的运行等。与此同时，各个传感器将采集到的数据经可编程控制器数字化后传送至工业计算机进行运算，并显示在显示屏上的控制画面中，提示操作人员调整最佳的钻机参数，进而能够最大限度地提高立轴钻机工作效率，减少钻采事故的发生。
附图说明
图1是本实用新型一个具体实施例结构原理示意图。
附图中各数字编号的名称分别是：1－显示屏，2－工业计算机，3－倾角传感器，4－两端口无线路由器，5－可编程控制器，6－直流电机驱动器，7－直流电机，8－三相交流变频器，9－三相交流变频电机，10－油泵压力传感器，11－油泵温度传感器，12－泥浆泵压力传感器，13－泥浆泵电流传感器，14－立轴压下力传感器，15泥浆泵启动器，16－泥浆泵三相交流电机，17－油泵启动器,18－油泵三相交流电机。
具体实施方式
参见附图，本实用新型所述的全数控地质勘探用立轴钻机控制系统由显示屏1、工业计算机2、倾角传感器3、两端口无线路由器4、可编程控制器5、直流电机驱动器6、直流电机7、三相交流变频器8、三相交流变频电机9、油泵压力传感器10、油泵温度传感器11、泥浆泵压力传感器12、泥浆泵电流传感器13、立轴压下力传感器14、泥浆泵启动器15、泥浆泵三相交流电机16、油泵启动器17及油泵三相交流电机18组成。可编程控制器5内设置有相应的工作软件。各传感器10～14的输出端分别接至可编程控制器5的同名输入端。倾角传感器3的输出端与工业计算机2的倾角信号输入端联接，无线路由器4的输出/输入端与工业计算机2路由器信号的输入/输出端联通。泥浆泵三相交流电机16和油泵三相交流电机18的输入端分别通过泥浆泵启动器15和油泵启动器17与可编程控制器5的泥浆泵控制输出端和油泵控制输出端联接。三相交流变频电机9的输入端通过三相交流变频器8与可编程控制器5的交流电机控制输出端联接。直流电机驱动器6的输出/输入端与可编程控制器5的直流电机输入/输出端联接，直流电机驱动器6的输出端接至直流电机7的输入端。工业计算机2经过RS232C传输线与可编程控制器5的计算机通信联接，显示屏1的输入/输出端接至工业计算机2的显示输出/输入端。
具体结构中，显示屏1可采用韩国LG19英寸彩色显示屏，工业计算机2可采用型号为ECW281B的嵌入式无风扇工业计算机，可编程控制器5可采用日本三菱FX2N-60MR+FX2N-4AD+FX2N-4DA+FX2N-2AD可编程控制器或西门子S7-200可编程控制器，直流电机驱动器6可采用型号为590C/270A的全数字直流电机驱动器，三相交流变频器可采用日本三菱FR70A-45K三相交流变频器，泥浆泵启动器15和油泵启动器17均可采用型号为CGR2000-30K的软启动器。
实际应用中，本实用新型利用计算机的数据监控、数据存储、网络传输等特点，将机械传动立轴钻机工作过程中的钻杆速度、钻杆所需转矩等数据输入可编程控制器，实时控制钻机的速度、转矩，并同时采集泥浆泵的压力值，油泵的压力值、温度值和钻机平台的水平度，设置报警上限值，当采集数据超过报警上限值时，及时发出报警信号，并同时记录报警值和报警时间。
Claims (3)
1.一种全数控地质勘探用立轴钻机控制系统，其特征在于：由显示屏(1)、工业计算机(2)、可编程控制器(5)、直流电机驱动器(6)、直流电机(7)、三相交流变频器(8)、三相交流变频电机(9)、油泵压力传感器(10)、油泵温度传感器(11)、泥浆泵压力传感器(12)、泥浆泵电流传感器(13)、立轴压下力传感器(14)、泥浆泵启动器(15)、泥浆泵三相交流电机(16)、油泵启动器(17)及油泵三相交流电机(18)组成，各传感器(10～14)的输出端分别接至可编程控制器(5)的同名输入端，泥浆泵三相交流电机(16)和油泵三相交流电机(18)的输入端分别通过泥浆泵启动器(15)和油泵启动器(17)与可编程控制器(5)的泥浆泵控制输出端和油泵控制输出端联接，三相交流变频电机(9)的输入端通过三相交流变频器(8)与可编程控制器(5)的交流电机控制输出端联接，直流电机驱动器(6)的输出/输入端与可编程控制器(5)的直流电机输入/输出端联接，直流电机驱动器(6)的输出端接至直流电机(7)的输入端，工业计算机(2)的经过RS232C传输线与可编程控制器(5)的计算机通信联接，显示屏(1)的输入/输出端接至工业计算机(2)的显示输出/输入端。
2.根据权利要求1所述的全数控地质勘探用立轴钻机控制系统，其特征在于：系统中还具有倾角传感器(3)和两端口无线路由器(4)，倾角传感器(3)的输出端与工业计算机(2)的倾角信号输入端联接，两端口无线路由器(4)的输出/输入端与工业计算机(2)路由器信号的输入/输出端联通。
3.根据权利要求1所述的全数控地质勘探用立轴钻机控制系统，其特征在于：所说的可编程控制器(5)采用日本三菱FX2N-60MR+FX2N-4AD+FX2N-4DA+FX2N-2AD可编程控制器或西门子S7-200可编程控制器，所说的工业计算机(2)采用型号为ECW281B的嵌入式无风扇工业计算机，所说的直流电机驱动器(6)采用型号为590C/270A的全数字直流电机驱动器，所说的泥浆泵启动器(15)和油泵启动器(17)均采用型号为CGR2000-30K的软启动器。
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|---|---|---|---|---|
| CN109236177A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-01-18 | 天津市东睿泰合科技有限公司 | 一种异步或同步电机驱动的钻机动力系统 |
| EP3619395A4 (en) * | 2017-05-01 | 2021-01-06 | Services Pétroliers Schlumberger | INTEGRATED DRILL JIG MACHINE |
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2013
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| CN109236177A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-01-18 | 天津市东睿泰合科技有限公司 | 一种异步或同步电机驱动的钻机动力系统 |
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