CN204357414U - 一种全液压动力头钻机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种全液压动力头钻机控制系统，应用了CAN总线技术实现对钻机工作参数的实时监测和控制。控制系统设置了一系列传感器输入模块用于采集钻机的运行状态，采集的信息通过采集端CAN总线接口模块发送至系统控制器，系统控制器分析处理传感器采集的信息后输出控制指令到执行端CAN总线接口模块，经执行端微处理器处理后传给控制执行模块，通过对应的执行器件实现钻机系统工作参数的调节。本控制系统具有结构模块化、集成化、微型化的优点，采用CAN总线技术方便于对全液压动力头钻机检测、执行和控制元件的布置及系统布线，且CAN总线易于扩展，应用本控制系统使钻机的工作参数最优化，可提高生产效率，降低钻探成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种全液压动力头钻机控制系统，具体地说是一种采用CAN总线技术的全液压动力头钻机控制系统。
背景技术
全液压动力头钻机是一种应用广泛的地质工程机械，具有结构紧凑、工作扭矩大、液控操作方便、起下钻速度快、工艺适应性强、工作效率高和劳动强度低等优点,已广泛应用于地质勘探、铁路和交通工程施工、煤矿井探采等领域。目前的全液压动力头钻机采用手动式液压阀对工作参数调节控制，利用机械式仪表显示工作参数，各控制机构和显示仪表相互独立，分散布置，操作台安装有大量的液压元件，这些元件通过大量的液压管件和接头实现连接，当部分元件发生故障就会引起整个设备的运行不正常，甚至引发事故，而且一般没有采用计算机检测和控制系统，有的只是在系统中加入了部分传感器和电子控制元件，但是没有采用CAN总线，采用的是传统的集中式控制结构，导致布线复杂、调试不方便、系统的兼容性和扩展性差等诸多问题。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的问题，而提供一种采用CAN总线技术，实现模块化、集成化、微型化结构的全液压动力头钻机控制系统，采用CAN总线技术方便对检测、执行和控制元件的布置及系统布线，便于实现对全液压动力头钻机进行运行参数的检测和监控，实现对全液压动力头钻机工作参数的最优化，提高生产效率，降低钻探成本。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术技术方案是：提供一种全液压动力头钻机控制系统，包括传感器输入模块、控制执行模块、采集端和执行端CAN总线接口模块和系统控制器；
所述的传感器输入模块和控制执行模块分别通过采集端和执行端CAN总线接口模块与CAN总线连接，采集端和执行端CAN总线接口模块通过CAN总线与系统控制器互连；
所述的传感器输入模块包括传感器和输入接口，传感器与输入接口连接，传感器通过输入接口与采集端CAN总线接口模块的微处理器连接，传感器用于采集钻机的工作参数；
所述的控制执行模块包括执行器件和输出接口，执行器件与输出接口连接，执行器件通过输出接口与执行端CAN总线接口模块的微处理器连接，执行器件用于接收和执行系统控制器通过执行端CAN总线接口模块传输的钻机工作参数的调节控制指令；
所述的CAN总线接口模块为节点模块，分为采集端CAN总线接口模块和执行端CAN总线接口模块，采集端CAN总线接口模块设有微处理器和CAN总线收发电路，微处理器与CAN总线收发电路互联，CAN总线收发电路与CAN总线互联；采集端中的微处理器通过输入接口获取传感器采集的信息，微处理器分析处理后通过CAN总线收发电路把信息发送至系统控制器；系统控制器也通过执行端CAN总线接口模块中的CAN总线收发电路将控制指令发送给执行端微处理器，经微处理器分析处理后通过输出接口向执行器件发出控制指令，由执行器件完成钻机工作参数的调节控制；
所述的系统控制器用于对采集的钻机各工作参数进行数据分析处理和输出控制指令，还用于完成钻机运行数据的存储、分析和管理，图形化的运行监测。
所述的传感器输入模块设有液压压力传感器模块、液压温度传感器模块、动力头位移传感器模块、动力头行程接近开关模块、动力头转速传感器模块和主卷扬机大钩载荷传感器模块，所述的传感器输入模块用于全面收集全液压动力头钻机的运行工作参数，并通过CAN总线接口模块发送至系统控制器。
所述的控制执行模块设有电液比例阀模块、液压拧管控制阀模块、动力头马达控制阀模块、动力头进给油缸控制阀模块和主卷扬机液压控制阀模块。
本实用新型中所述模块之间、模块与系统控制器之间的控制指令和数据传输均采用CAN总线协议。
本实用新型的全液压动力头钻机控制系统具有的有益效果是：
⑴、本实用新型中控制系统同时采集钻机的压力、温度、位移、转速、载荷等物理量实现对钻机运行状态的实时监测。
⑵、本实用新型中采用CAN总线技术使控制系统模块化、集成化、微型化，便于检测、执行和控制元件的布置及系统布线，且由于CAN总线易于扩展，可将新增加检测或控制节点直接挂在总线上，布线简化，系统扩充容易，改型灵活。
⑶、本实用新型中各节点之间的数据通信实时性强、通信速率高、容易实现且性价比高。
⑷、本实用新型中可以采用多种智能技术实时控制钻机的运行，实现钻机工作参数的最优化，提高生产效率，降低钻探成本。
附图说明
图1为本实用新型的全液压动力头钻机控制系统的整体系统框架图。
图2为本实用新型的全液压动力头钻机控制系统的采集端节点框架图。
图3为本实用新型的全液压动力头钻机控制系统的执行端节点框架图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1：本实用新型的提供一种全液压动力头钻机控制系统，其结构如图1所示，包括传感器输入模块、控制执行模块、采集端和执行端CAN总线接口模块和系统控制器。
本实用新型中设有6个传感器输入模块和5个控制执行模块，均与相应的采集端和执行端CAN总线接口模块连接，采集端和执行端CAN总线接口模块分别通过CAN总线与系统控制器连接。所述的6个传感器输入模块分别为液压压力传感器模块、液压温度传感器模块、动力头位移传感器模块、动力头行程接近开关模块、动力头转速传感器模块和主卷扬机大钩载荷传感器模块，6个传感器输入模块用于全面收集全液压动力头钻机的运行工作参数，并将采集的信息通过采集端CAN总线接口模块发送至系统控制器。所述的5个控制执行模块设有电液比例阀模块、液压拧管控制阀模块、动力头马达控制阀模块、动力头进给油缸控制阀模块和主卷扬机液压控制阀模块，通过5个控制执行模块中的5个执行器件接收和执行系统控制器通过执行端CAN总线接口模块传输的钻机工作参数的调节控制指令，完成钻机工作参数的调节控制。
本实用新型的全液压动力头钻机控制系统设有11个节点，其中有6个节点为采集端节点，如图2所示，每个采集端节点设采集端CAN总线接口模块和传感器输入模块，传感器输入模块包括传感器和输入接口，传感器经输入接口与微处理器连接，微处理器与CAN总线收发电路互联，CAN总线收发电路与CAN总线互联。有5个节点为执行端节点，如图3所示，每个执行端节点设执行端CAN总线接口模块和控制执行模块，每一个CAN总线接口设有微处理器和CAN总线收发电路，控制执行模块包括执行器件和输出接口；执行器件经输出接口与微处理器连接，微处理器与CAN总线收发电路互联，CAN总线收发电路与CAN总线互联。
采集端CAN总线接口模块中的微处理器通过输入接口获取传感器采集的信息，采集端微处理器分析处理信息后通过CAN总线收发电路把信息发送至系统控制器；执行端微处理器通过执行端CAN总线收发电路获取系统控制器发送的控制指令，分析处理后通过输出接口向执行器件发出控制指令，由执行器件完成钻机工作参数的调节控制；
所述的系统控制器通过CAN总线收发信息，系统控制器用于对采集的钻机各工作参数进行数据分析处理和输出控制指令，还用于完成钻机运行数据的存储、分析和管理，图形化的运行监测。
本实用新型的全液压动力头钻机控制系统的工作过程是：通过各传感器输入模块中的传感器采集钻机运行过程的工作参数，传感器采集的信息通过输入模块传给采集端CAN总线接口的微处理器，微处理器处理接收的信息并通过CAN总线收发电路发送至系统控制器；系统控制器获取信息并进行分析处理，然后发出控制指令通过执行端CAN总线接口的CAN总线收发电路发送给微处理器，微处理器接收和处理信息后，通过相应的控制执行模块的输出接口发送控制指令到执行器件，由执行器件完成钻机工作参数的调节控制。
Claims (3)
1.一种全液压动力头钻机控制系统，包括传感器输入模块、控制执行模块、采集端和执行端CAN总线接口模块和系统控制器；其特征在于：
所述的传感器输入模块和控制执行模块分别通过采集端和执行端CAN总线接口模块与CAN总线连接，采集端和执行端CAN总线接口模块通过CAN总线与系统控制器互连；
所述的传感器输入模块包括传感器和输入接口，传感器与输入接口连接，传感器通过输入接口与采集端CAN总线接口模块的微处理器连接，传感器用于采集钻机的工作参数；
所述的控制执行模块包括执行器件和输出接口，执行器件与输出接口连接，执行器件通过输出接口与执行端CAN总线接口模块的微处理器连接，执行器件用于接收和执行系统控制器通过执行端CAN总线接口模块传输的钻机工作参数的调节控制指令；
所述的CAN总线接口模块为节点模块，分为采集端CAN总线接口模块和执行端CAN总线接口模块，采集端CAN总线接口模块设有微处理器和CAN总线收发电路，微处理器与CAN总线收发电路互联，CAN总线收发电路与CAN总线互联；采集端中的微处理器通过输入接口获取传感器采集的信息，微处理器分析处理后通过CAN总线收发电路把信息发送至系统控制器；系统控制器也通过执行端CAN总线接口模块中的CAN总线收发电路将控制指令发送给执行端微处理器，经微处理器分析处理后通过输出接口向执行器件发出控制指令，由执行器件完成钻机工作参数的调节控制；
所述的系统控制器用于对采集的钻机各工作参数进行数据分析处理和输出控制指令，还用于完成钻机运行数据的存储、分析和管理，图形化的运行监测。
2.根据权利要求1所述的一种全液压动力头钻机控制系统，其特征在于：所述的传感器输入模块设有液压压力传感器模块、液压温度传感器模块、动力头位移传感器模块、动力头行程接近开关模块、动力头转速传感器模块和主卷扬机大钩载荷传感器模块，所述的传感器输入模块用于全面收集全液压动力头钻机的运行工作参数，并通过CAN总线接口模块发送至系统控制器。
3.根据权利要求1所述的一种全液压动力头钻机控制系统，其特征在于：所述的控制执行模块设有电液比例阀模块、液压拧管控制阀模块、动力头马达控制阀模块、动力头进给油缸控制阀模块和主卷扬机液压控制阀模块。
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| CN110107274A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-08-09 | 中铁工程装备集团有限公司 | 基于液压系统的tbm锚杆钻机实时在线监测系统及监测方法 |
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| CN110107274B (zh) * | 2019-04-18 | 2023-06-13 | 中铁工程装备集团有限公司 | 基于液压系统的tbm锚杆钻机实时在线监测系统及监测方法 |
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