基于双PLC协同作用的煤层气车载钻机控制系统设计

针对煤层气车载钻机传统液压控制不能满足市场需求,考虑钻机结构复杂、外形尺寸大、布线困难、控制I/O多等问题,设计研发一种基于双PLC协同作用的煤层气车载钻机控制系统,系统采用双PLC控制,主控PLC负责指令输入,副控PLC负责指令输出和检测反馈,解决I/O控制端口不够问题;设备钻杆拧卸扣和平台调平功能采用一键自动完成,避免人为单动操作衔接不畅和误操作危险;利用CAN总线进行通信,实现设备之间的数据共享,解决物理布线难、信息实时性差问题。工业性试验结果表明,该控制系统可靠性高、可操控性强、保护机制完善。     

基于PLC控制的采煤机电气系统设计与实现

为保证煤矿井下采煤机的安全、稳定、高效运行,设计并建立了基于PLC控制器的采煤机电气系统。该系统以CX8050为控制核心、通过CAN通信方式与采煤机的左右牵引变频器进行通信,进行电气系统的总体设计、硬件设计以及软件设计,达到控制左右牵引电机的目的,并实现调速控制。该采煤机电气系统应用后,运行稳定,满足设计要求。     

基于CAN总线可在线更新程序的分布式I/O监控系统

针对软PLC分布式I/O分站无法实现用户程序在线更新现状,设计了一种基于CAN总线可在线更新用户程序的分布式I/O监控系统。该系统硬件采用ATMEL系列单片机作为控制核心,MCP2515作为CAN控制器。通过对boot loader、CAN远程通信、分布式I/O控制的设计,实现了上位机对分布式I/O控制系统远程监控的功能。     

基于CAN总线的车载钻机远程故障诊断研究

为了解决煤层气车载钻机野外维修周期长、售后服务不及时、钻进经验缺乏以及销售竞争较大等问题,提出了一套远程故障诊断系统。该系统采集终端利用CAN总线技术,通过钻机电控系统实时采集钻机运行状态,并将采集数据发送至故障诊断平台。描述了该系统从采集到数据显示及分析的工作流程,详细阐述了数据采集及处理方法;设计了采用B/S构架的故障诊断平台,并介绍了其故障分析及故障诊断的方法。该系统在车载钻机上的应用,打破了时间、空间局限,有利于钻机施工效率的提升,并能把握住服务市场,能使短暂的产品销售升级为长期的服务项目。     

车载钻机电液控制系统优化设计

针对煤层气车载钻机电液控方式布线乱、故障多、控制执行偏差大、误动作、操控失灵等问题，进行车载钻机电液控制系统优化设计。系统从两方面出发：一是优化系统通信方式，控制端与控制箱采用无线通信，控制箱与机身传感器、电磁阀采用CAN总线通信，解决布线乱、故障多问题；二是优化控制方法，传感器信号采集方面运用控制器端口滤波方法，钻进控制方面运用比例时线法，解决控制执行偏差大、误动作、操控失灵问题。通过工业性试验，系统安全、高效、稳定运行累计时间2 236 h，表明该控制系统可靠性高、实用性强。     

基于S7-200的煤层气车载钻机的控制系统设计

目前煤层气的地面开采应运而生,其优点是布置灵活,使用周期长及生产效率高。重点介绍一种基于S7-200 PLC的煤层气车载钻机电控系统,给出了主控PLC的硬件配置及整个系统软件的控制流程图。试验结果表明,该系统性能稳定可靠,故障率低,有较强的抗干扰能力和现场适应能力。     

基于CAN/FDD-LTE传输的选煤厂机电设备监控平台设计

为提升选煤厂机电设备数据传输的可靠性和实时性、降低工人劳动强度,设计了基于CAN/FDD-LTE传输模式的选煤厂机电设备监控平台。依据选煤工艺流程,采用PLC控制技术分别设计PLC核心控制主站以及4个I/O分站控制系统,设计数据传输回路为CAN有线通信加FDD-LTE无线双冗余通信模式,以保证数据传输的可靠性。设计基于动态优先级的CAN通信数据传输方案,以保证机电设备控制指令传输的实时性。基于King SCADA软件平台实现选煤厂机电设备的数据显示以及远程控制指令传输。实际使用结果验证了该监控平台的可行性和优越性。     

XD-12R型多工艺自动化钻机电液控制系统的设计

XD-12R型自动化钻机是一种新型电液控制、高效环保、多功能的全液压自动化钻机,在现有岩心钻机和电气自动化理念的基础上,突破了常规PLC控制器的控制架构,设计了基于CAN总线技术的嵌入式PLC的全新电液控制系统。本文详细介绍了钻机顶驱回转系统、给进系统,自动化拧卸钻杆的工艺流程与控制流程,满足多工艺性能要求的钻参检测和控制方案,以及在示范性工程中的应用。     

ZMK5530TZJ100型车载钻机的研制

为解决车载钻机以往主要依赖进口,使用和维护成本高的问题,亟需研制高性价比且适宜于煤层气钻孔施工的国产车载钻机。在分析地面煤层气开发方式的基础上,总结出钻机应具备2 000 m深的钻进能力,在直井施工时应通过提高工艺适应性来提高钻进效率,定向井应满足孔底钻具角度的精确控制。在此基础上研发了ZMK5530TZJ100型车载钻机,将柴油机动力系统、电液控制系统和钻进系统等集成于车辆底盘之上,结构紧凑;设计了主轴制动功能,实现孔底钻具角度的精确控制;采用伸缩式桅杆结构的给进机构,结构紧凑,行程长;设计了具有多种电液联动保护功能,系统冷却采用恒温闭式控制。ZMK5530TZJ100型车载钻机在晋城寺河矿进行工业性试验结果表明,最大钻孔深度1 675 m,钻机具有较好的工艺适应性和可靠性。     

SDC-2500型全液压车载钻机的研制与应用

随着我国对资源勘探开发投入不断加大,全液压车载钻机已大量投入到钻探生产中。SDC-2500型全液压车载钻机将负载敏感液压系统、PLC电控系统应用于钻机的控制执行系统,具有集成度高、机动性强、全液压顶驱、远程电控、多工艺适应性等特点。通过野外生产试验,验证了钻机的性能,展现出较高的机械化程度和可靠性。     

自定义通信协议在数据采集中的应用

将单片机高效的数据采集功能和PLC控制的高可靠性能结合,完成长距离监控系统数据采集,例如胶带运输机控制系统.文章提出使用PLC的3个I/O和单片机的PO 3个口,设计自定义的串行通信协议,解决PLC通信口少和与单片机通信使用最少I/O的难题.     

煤层气车载钻机远程电液控制系统研制及应用

在分析了煤层气车载钻机的应用区域及功能的基础上,研制了一套远程电液控制系统,以提高钻机自动化技术水平及减少人员安全隐患。该系统主要由电液双控液压阀、摄像头及远程控制台构成,选用CAN总线通讯与钻机电控系统快速配接|远程控制台内部以控制器为核心,介绍了钻机控制需求及信号型式|详细描述了以CoDeSys软件设计中手柄模拟量输入及比例阀PWM信号输出的编写方法。施工应用表明：该系统能够实现钻机的远程电控操作,比例阀响应时间在0.8s以内,可靠性高、便携性强,同时简化了远距离管线布置,使司钻人员远离井口,降低了劳动强度,提高了施工安全性。     

基于PLC的煤矿架空乘人装置监控系统设计

针对架空乘人装置存在的远程监控和实时报警功能单一、驱动电机能耗高等问题,设计开发了一种以S7-1500 PLC为下位机的架空乘人装置监控系统。通过研究架空乘人装置的工作原理和控制需求,利用分布式I/O和Profinet在线监测其机电设备的运行参数和传感器信号。通过隔爆型变频器实现防爆电机的四象限运行,由实际载运人数动态优化驱动电机的实际输出功率。所开发的监控系统充分考虑了煤矿作业的特殊性,具有安全可靠、高效节能等优点。     

基于CAN总线的上向反井钻机隔爆兼本安型电控系统设计

上向反井钻机工作在煤矿井下,能够完成由下而上钻进大直径槽孔,其电控系统需要满足煤矿安全规程。上向反井钻机电控系统若采用传统地面钻机通常采用的PLC控制系统,存在需要增加隔离栅、接线复杂、编程不够灵活等问题。针对这些问题,设计了一种基于CAN总线的分布式控制系统,通过本安和非本安CAN总线将系统各模块级联起来进行数据共享。详细分析了该系统的功能特点与要求,并对系统各模块功能进行了设计。液压系统采用RC系列控制器实现电液联合控制。该系统应用于上向反井钻机可以有效实现对钻机的控制、保护功能。     

煤层气车载钻机的研制及应用

为了满足地面煤层气抽采钻孔施工垂直井、L型井、水平对接井和羽状分支井等多种井型的需求,以及替代目前使用和维护成本较高的进口车载钻机,研制了ZMK5530TZJ60型与ZMK5530TZJ100型2款不同能力的煤层气车载钻机。车载钻机在车辆底盘上集成了钻进系统、电液控制系统、以及柴油机驱动动力系统等部分。设计了大通孔式动力头,动力头主轴具有制动装置,可对孔底钻具钻进角度进行精确控制。钻机给进机构采用伸缩桅杆式结构,可在短机身上获得长行程。设置了多种电液联动保护系统,可避免误操作对钻机造成的损坏。钻机在山西寺河矿区进行了工业性试验,试验结果表明钻机具有较强的工艺适应性和可靠性。     

瓦斯抽采智能控制系统研究

在煤矿瓦斯抽采系统中引入煤层气高效抽采的PLC智能控制技术,通过对瓦斯浓度预设值与传感器实际监测值的比较实现瓦斯抽采管路电动调节阀的智能控制。建立CO、C2H4、O2浓度及环境温度、负压等参数的逻辑控制集合,控制地面抽采泵站等设备的运行状态。通过实验室模拟测试与调试验证了控制系统的可靠性和准确性,能够有效调节瓦斯抽采系统的流量和设备状态。     

CAN I/O可编程模块在微型顶管机中的应用

微型顶管掘进机机内空间狭窄,而PLC占用空间也相对较大,对此在微型顶管机的控制系统中引进CAN I/O可编程模块。该模块是一种综合的PLC型(可编程、存储、控制)微电子控制器,具有体积小、配置灵活、单个模块输入输出能力强及可靠的CAN总线通信优点,已被广泛应用于可移动的和固定式液压设备。     

煤层气钻机回转系统分析及参数优化

对煤层气及救援车载钻机回转液压系统进行研究,分析了阀后补偿回转系统参数匹配与动力头输出转速特性,基于AMESim专业仿真软件,建立了阀后补偿回转液压系统模型;通过理论分析,得出回转液压系统阀后补偿负载敏感阀LS泄压阻尼孔参数匹配对液压系统负载适应性有较大影响;结合动态仿真,得出阻尼孔参数对系统负载适应性及响应的关系。并在ZMK5530TZJ100F车载钻机回转系统进行试验,通过试验验证了仿真分析的正确性。研究结果表明,通过阻尼孔参数匹配,解决了回转系统负载适应性问题,提高了系统响应及控制精度。     

基于CoDeSys的坑道钻机参数监控系统设计

针对坑道钻机的使用需求,设计了一种钻进参数监控系统。系统硬件以PLC为控制核心,详细介绍了采用CoDeSys软件设计系统的信号采集及处理方法,通过CAN总线网络实现与上位机监控通信,上位机界面则基于计算机windows系统使用LabVIEW软件设计。实际应用表明,该监控系统能准确将采集的钻进参数显示到上位机界面并保存,提高了钻进效率,实时性强、可靠性高。     

煤层气水平井钻井装备选型及优化

为满足煤层气水平井施工要求,降低钻井成本,调研总结常规水源钻机、石油钻机及车载钻机,结合煤层气水平井地质条件、作业环境、施工工艺等特点,优选适用于煤层气水平井用全液压车载钻机。对常规泥浆泵组进行特性分析,在柴油机输出端并联150 kW节能发电机,优化泥浆泵组。以常规石油固控系统为基础,设计适用于煤层气水平井用四级固控系统。形成一套适用于煤层气水平井用钻井装备。