全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)，由顯示屏、工業(yè)計算機、可編程控制器、直流電機驅(qū)動器、直流電機、三相交流變頻器、三相交流變頻電機、油泵壓力和溫度傳感器、泥漿泵壓力和電流傳感器、泥漿泵啟動器、泥漿泵三相交流電機、油泵啟動器及油泵三相交流電機組成，各傳感器的輸出端分別接至可編程控制器的同名輸入端，泥漿泵和油泵的三相交流電機分別通過啟動器與可編程控制器聯(lián)接，三相交流變頻電機經(jīng)交流變頻器與可編程控制器聯(lián)接，由可編程控制器控制的直流電機驅(qū)動器與直流電機聯(lián)接，工業(yè)計算機與可編程控制器通信聯(lián)接，顯示屏與工業(yè)計算機相聯(lián)接。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)合理、智能化程度高，可顯著提高立軸鉆機的工作效率。
【專利說明】全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于地質(zhì)鉆掘工程用設(shè)施【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆機是尋找地下資源必須的設(shè)備。目前全球地質(zhì)勘探去心(樣)鉆機基本上可以分為兩大類型:一類是以機械傳動為主，液壓傳動作為夾緊和給進輔助動作，并通過固定的機上主動鉆桿向孔內(nèi)鉆頭提供動力的鉆機，即立軸鉆機(Spindledrill);另一類是主傳動及其他設(shè)有輔助動作都是采用液壓傳動方式完成的全液壓鉆機，即全液壓動力頭鉆機或液壓頂驅(qū)式鉆機(all-hydraulicoperated drill or top-drive hydraulic head drill)。中國是當(dāng)今世界上啟動立軸鉆機數(shù)量最多的國家，據(jù)統(tǒng)計，目前中國地質(zhì)巖心鉆探施工機械中傳動立軸鉆機的開動數(shù)量約占96%?97%。
[0003]現(xiàn)有的機械傳動立軸鉆機的主要優(yōu)點是傳動效率高(能量利用率可超過90%)、制造及使用成本低、實用可靠、便于維修等。但其在實際應(yīng)用中也存在有一些明顯的缺陷，如:在鉆進過程中油泵壓力、溫度、泥漿泵壓力、卷揚機拉力等數(shù)據(jù)沒有可靠的數(shù)字監(jiān)控，設(shè)備操作全憑熟練技工經(jīng)驗來執(zhí)行，在一定速度下鉆桿的轉(zhuǎn)矩不可控，不能根據(jù)井下實際情況在線無極調(diào)節(jié)速度、轉(zhuǎn)矩，不能對正在鉆進的地質(zhì)巖層進行準(zhǔn)確地判斷，并存在有井下斷鉆桿事故隱患等等。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)合理、智能化程度高、操作方便的全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)，由顯示屏、工業(yè)計算機、可編程控制器、直流電機驅(qū)動器、直流電機、三相交流變頻器、三相交流變頻電機、油泵壓力傳感器、油泵溫度傳感器、泥漿泵壓力傳感器、泥漿泵電流傳感器、立軸壓下力傳感器、泥漿泵啟動器、泥漿泵三相交流電機、油泵啟動器及油泵三相交流電機組成，各傳感器的輸出端分別接至可編程控制器的同名輸入端，泥漿泵三相交流電機和油泵三相交流電機的輸入端分別通過泥漿泵啟動器和油泵啟動器與可編程控制器的泥漿泵控制輸出端和油泵控制輸出端聯(lián)接，三相交流變頻電機的輸入端通過三相交流變頻器與可編程控制器的交流電機控制輸出端聯(lián)接，直流電機驅(qū)動器的輸出/輸入端與可編程控制器的直流電機輸入/輸出端聯(lián)接，直流電機驅(qū)動器的輸出端接至直流電機的輸入端，工業(yè)計算機經(jīng)過RS232C傳輸線與可編程控制器通信聯(lián)接，顯示屏的輸入/輸出端接至工業(yè)計算機的顯示輸出/輸入端。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案還包括:系統(tǒng)中還具有傾角傳感器和兩端口無線路由器，傾角傳感器的輸出端與工業(yè)計算機的傾角信號輸入端聯(lián)接，兩端口無線路由器的輸出/輸入端與工業(yè)計算機路由器信號的輸入/輸出端聯(lián)通。該系統(tǒng)通過兩端口無線路由器可向遠(yuǎn)程監(jiān)控室傳送鉆機運行畫面和運行參數(shù)。
[0008]在上述全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)中，可編程控制器采用日本三菱FX2N-60MR+FX2N-4AD+FX2N-4DA+FX2N-2AD可編程控制器或西門子S7-200可編程控制器，工業(yè)計算機采用型號為ECW281B的嵌入式無風(fēng)扇工業(yè)計算機，直流電機驅(qū)動器采用型號為590C/270A的全數(shù)字直流電機驅(qū)動器，泥漿泵啟動器和油泵啟動器均采用型號為CGR2000-30K的軟啟動器。
[0009]在該系統(tǒng)的顯示屏上裝有用MCGS組態(tài)軟件編制的控制畫面，可實時記錄鉆機的運行狀態(tài)，操作該畫面上的相應(yīng)按鈕，將分別會啟動直流電機、液壓站油泵電機和泥漿泵電機，這些指令通過工業(yè)計算機辨識后，經(jīng)過RS232C傳輸線，送至可編程控制器中，可編程控制器隨即向全數(shù)字直流電機驅(qū)動器、三相變頻器、數(shù)字化軟啟動器發(fā)出相應(yīng)的指令，指揮鉆機主電機、液壓站油泵以及泥衆(zhòng)泵等的運行等。與此同時，各個傳感器將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)可編程控制器數(shù)字化后傳送至工業(yè)計算機進行運算，并顯示在顯示屏上的控制畫面中，提示操作人員調(diào)整最佳的鉆機參數(shù)，進而能夠最大限度地提高立軸鉆機工作效率，減少鉆采事故的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型一個具體實施例結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0011]附圖中各數(shù)字編號的名稱分別是:1 一顯示屏，2 —工業(yè)計算機，3 —傾角傳感器，4 一兩端口無線路由器，5 —可編程控制器，6 —直流電機驅(qū)動器，7 —直流電機，8 —三相交流變頻器，9 一三相交流變頻電機，10 —油泵壓力傳感器，11 一油泵溫度傳感器，12 —泥漿泵壓力傳感器，13 一泥漿泵電流傳感器，14 一立軸壓下力傳感器，15泥漿泵啟動器，16 一泥漿泵三相交流電機，17 一油泵啟動器，18 —油泵三相交流電機。
【具體實施方式】
[0012]參見附圖，本實用新型所述的全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)由顯示屏1、工業(yè)計算機2、傾角傳感器3、兩端口無線路由器4、可編程控制器5、直流電機驅(qū)動器6、直流電機7、三相交流變頻器8、三相交流變頻電機9、油泵壓力傳感器10、油泵溫度傳感器11、泥漿泵壓力傳感器12、泥漿泵電流傳感器13、立軸壓下力傳感器14、泥漿泵啟動器15、泥漿泵三相交流電機16、油泵啟動器17及油泵三相交流電機18組成?？删幊炭刂破?內(nèi)設(shè)置有相應(yīng)的工作軟件。各傳感器10?14的輸出端分別接至可編程控制器5的同名輸入端。傾角傳感器3的輸出端與工業(yè)計算機2的傾角信號輸入端聯(lián)接，無線路由器4的輸出/輸入端與工業(yè)計算機2路由器信號的輸入/輸出端聯(lián)通。泥漿泵三相交流電機16和油泵三相交流電機18的輸入端分別通過泥漿泵啟動器15和油泵啟動器17與可編程控制器5的泥漿泵控制輸出端和油泵控制輸出端聯(lián)接。三相交流變頻電機9的輸入端通過三相交流變頻器8與可編程控制器5的交流電機控制輸出端聯(lián)接。直流電機驅(qū)動器6的輸出/輸入端與可編程控制器5的直流電機輸入/輸出端聯(lián)接，直流電機驅(qū)動器6的輸出端接至直流電機7的輸入端。工業(yè)計算機2經(jīng)過RS232C傳輸線與可編程控制器5的計算機通信聯(lián)接，顯示屏I的輸入/輸出端接至工業(yè)計算機2的顯示輸出/輸入端。
[0013]具體結(jié)構(gòu)中，顯示屏I可采用韓國LG19英寸彩色顯示屏，工業(yè)計算機2可采用型號為ECW281B的嵌入式無風(fēng)扇工業(yè)計算機，可編程控制器5可采用日本三菱FX2N-60MR+FX2N-4AD+FX2N-4DA+FX2N-2AD可編程控制器或西門子S7-200可編程控制器，直流電機驅(qū)動器6可采用型號為590C/270A的全數(shù)字直流電機驅(qū)動器，三相交流變頻器可采用日本三菱FR70A-45K三相交流變頻器，泥漿泵啟動器15和油泵啟動器17均可采用型號為CGR2000-30K的軟啟動器。
[0014]實際應(yīng)用中，本實用新型利用計算機的數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)忍攸c，將機械傳動立軸鉆機工作過程中的鉆桿速度、鉆桿所需轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)輸入可編程控制器，實時控制鉆機的速度、轉(zhuǎn)矩，并同時采集泥漿泵的壓力值，油泵的壓力值、溫度值和鉆機平臺的水平度，設(shè)置報警上限值，當(dāng)采集數(shù)據(jù)超過報警上限值時，及時發(fā)出報警信號，并同時記錄報警值和報警時間。
【權(quán)利要求】
1.一種全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)，其特征在于:由顯示屏(I)、工業(yè)計算機(2)、可編程控制器(5)、直流電機驅(qū)動器(6)、直流電機(7)、三相交流變頻器(8)、三相交流變頻電機(9)、油泵壓力傳感器(10)、油泵溫度傳感器(11)、泥漿泵壓力傳感器(12)、泥漿泵電流傳感器(13)、立軸壓下力傳感器(14)、泥漿泵啟動器(15)、泥漿泵三相交流電機(16)、油泵啟動器(17)及油泵三相交流電機(18)組成，各傳感器(10~14)的輸出端分別接至可編程控制器(5)的同名輸入端，泥漿泵三相交流電機(16)和油泵三相交流電機(18)的輸入端分別通過泥漿泵啟動器(15)和油泵啟動器(17)與可編程控制器(5)的泥漿泵控制輸出端和油泵控制輸出端聯(lián)接，三相交流變頻電機(9)的輸入端通過三相交流變頻器(8)與可編程控制器 (5)的交流電機控制輸出端聯(lián)接，直流電機驅(qū)動器(6)的輸出/輸入端與可編程控制器(5)的直流電機輸入/輸出端聯(lián)接，直流電機驅(qū)動器(6)的輸出端接至直流電機(7)的輸入端，工業(yè)計算機(2)的經(jīng)過RS232C傳輸線與可編程控制器(5)的計算機通信聯(lián)接，顯示屏(I)的輸入/輸出端接至工業(yè)計算機(2)的顯示輸出/輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)中還具有傾角傳感器(3)和兩端口無線路由器(4)，傾角傳感器(3)的輸出端與工業(yè)計算機(2)的傾角信號輸入端聯(lián)接，兩端口無線路由器(4)的輸出/輸入端與工業(yè)計算機(2)路由器信號的輸入/輸出端聯(lián)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)控地質(zhì)勘探用立軸鉆機控制系統(tǒng)，其特征在于:所說的可編程控制器(5)采用日本三菱FX2N-60MR+FX2N-4AD+FX2N-4DA+FX2N-2AD可編程控制器或西門子S7-200可編程控制器，所說的工業(yè)計算機(2)采用型號為ECW281B的嵌入式無風(fēng)扇工業(yè)計算機，所說的直流電機驅(qū)動器(6)采用型號為590C/270A的全數(shù)字直流電機驅(qū)動器，所說的泥漿泵啟動器(15)和油泵啟動器(17)均采用型號為CGR2000-30K的軟啟動器。
【文檔編號】E21B44/00GK203515545SQ201320573590
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】韓大龍, 韓永軍 申請人:韓大龍