一种矿用液压钻机的全自动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用液压钻机的全自动控制方法，包括自动打钻过程，所述自动打钻过程包括依次实施的钻杆箱自动巡检步骤、大倾角自动上钻杆步骤、钻杆自动接扣步骤和钻杆自动钻进步骤；还包括自动卸钻过程，所述自动卸钻过程包括自动卸扣过程、动力头定位过程、大倾角自动下钻杆过程。本发明专利技术提供了一种矿用液压钻机全自动控制技术，使得钻机自动完成加载或拆卸钻杆、自动钻进等工作过程，无需人工手动操作，降低了工人的劳动强度，有效地保证了钻机工作的稳定性可靠性，极大地提高了钻机的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用液压钻机的全自动控制方法
本专利技术涉及液压钻机的控制
，特别涉及一种矿用液压钻机的全自动控制方法。
技术介绍
目前，矿用液压钻机无论是在现场工作面操作，还是远程操作，都是由人工手动控制的，这就对操作人员有较高的技术要求。而且人工长时间操作钻机作业，不断地重复复杂的操作过程，易出现操作疲劳而产生误操作，甚至造成安全事故，同时人工控制操作效率较低，使得钻机作业效率也较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种矿用液压钻机全自动控制方法，使得钻机安全可靠地自动完成工作过程，无需人工手动操作，有效地保证钻机的安全作业，也降低了工人的劳动强度，而且全自动控制系统可以实现钻机多个执行机构同步动作或多台钻机同时作业，极大地提高了钻机的工作效率。本专利技术的目的是这样实现的：一种矿用液压钻机的全自动控制方法，包括自动打钻过程，所述自动打钻过程包括依次实施的钻杆箱自动巡检步骤、大倾角自动上钻杆步骤、钻杆自动接扣步骤和钻杆自动钻进步骤；所述钻杆箱自动巡检步骤具体为：S1:通过手动调试，记录准确抓取每根钻杆时位移传感器的位移值；S2:机械臂伸缩液压缸向下伸出，当机械手接近钻杆时，若接近开关到位，则停止伸出，记录当前位移传感器的位移值，并缩回机械臂伸缩液压缸；S3:将步骤S2中位移传感器的位移值与步骤S1中记录的位移传感器的位移值进行比较，即可确定当前列钻杆的根数；所述大倾角自动上钻杆步骤具体为：S11:首先通过矿用隔爆型姿态仪寻北，对整机进行定位；S12:控制系统自动调整机架至目标姿态；S13:机械臂以机架姿态为参考目标，完成自动上钻杆的过程；上钻杆的过程具体为：S21:机械手垂直伸出到目标钻杆位置并夹紧钻杆；S22:机械手缩回；S23机械臂旋转到水平位置；S24:增大机械臂的倾角到指定角度；S25:机械手水平伸出到指定位置I；S26:后夹持器夹紧钻杆；S27:机械手松开并水平缩回到机械手水平伸出前位置；S28:减小机械臂的倾角，使机械臂处于抓取钻杆前的初始位置；所述钻杆自动接扣步骤具体为：S31:上钻杆过程完成后，接第一个扣，后夹持器松开；S32:接第二个扣，前夹持器松开，自动接扣完成。进一步，在上钻杆前满足以下条件：机械手垂直且机械手伸缩到指定位置；钻杆箱当前列有钻杆。进一步，还包括自动卸钻过程，所述自动卸钻过程包括自动卸扣过程、动力头定位过程、大倾角自动下钻杆过程；所述自动卸扣过程具体为：S11:动力头快速推进到接扣区并完成正常接扣，前夹持器松开，动力头反转；S22:动力头边旋转边后退到第一指定位置；S33:后夹持器夹紧，前夹持器夹紧，动力头正转；S44:后夹持器松开卸第一个扣；S55:动力头到第二指定位置，后夹持器夹紧卸第二个扣；S66:卸扣完成后，动力头退至最后端；大倾角自动下钻杆过程具体为：S111:机械手水平伸出到指定位置II并夹紧钻杆；S112:后夹持器松开，机械手水平缩回到机械手水平伸出位置；S113:减小机械臂的倾角，使机械手垂直；S114:检查钻杆箱当前列是否满，若是,则钻杆箱换列；若否，则机械手垂直伸出并松开机械手；S115:机械手缩回；S116:增大机械臂的倾角，使机械手处于下钻杆的初始状态。进一步，在自动打钻和自动卸钻过程中，采用自适应定位方法对钻杆箱、机械手、机械臂以及动力头进行定位，钻杆箱、机械手、机械臂及动力头统称为执行机构；所述自适应定位方法具体包括：I、给定执行机构一个较小的初始定位速度V0，记录执行机构停下来的位置；II、判断执行机构当前位置是否在目标区间；若未到目标区间，则执行机构回退，自动修正以大于V0的速度重新定位；若在该区间，下次仍以该定位速度进行定位；若超出了该区间，则执行机构回退，自动修正以小于V0的速度重新定位；重复之前步骤，直到执行机构停的位置在定位区间内，即完成了一次定位。进一步，下一次定位的初始速度为上一次定位时的最后一个循环的定位速度。进一步，控制模块根据传感器反馈值及动态经验库提供的参数计算出实时卡钻可能性knx；处理模块根据knx的大小及动态经验库提供的相关参数值来进行相应的防卡钻处理如下：当knx＜knx0时，此时推进太慢，增加推进速度，直到满足knx0<knx<knx1；当knx0＜knx＜knx1时，钻进状态正常；当knx1≤knx＜knx2时，减少推进速度，直到满足knx0<knx<knx1；当knx2≤knx＜knx3时，停止推进一定时间，直到满足knx0<knx<knx1；当knx≥knx3时，在该点往返一定时间，直到满足knx0<knx<knx1。本专利技术的优点在于：钻机全自动作业，无需人工进行繁琐的操作，降低了操作人员技术要求；安全可靠的全自动控制功能，降低了人工操作带来的风险，减少了安全隐患；钻机可实现多个执行机构同步动作，提高了钻机的作业效率；利用全自动控制系统一人可控制多台钻机同时作业，极大提高了人工操作的效率；人工操作钻机时，从发现问题到解决问题，整个过程有一定的滞后性，而全自动控制系统具有完善的故障自诊断和预处理机制，极大提高了系统应对突发事件和容错的能力，保证了钻机工作的稳定性和可靠性。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术全自动控制系统结构图；图2为自动打钻控制流程图；图3为大倾角自动上下钻杆控制流程图；图4自动钻进控制原理图；图5自动卸钻控制流程图；图6为自适应定位原理图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。如图1所示，矿用液压钻机全自动控制系统主要包括PLC模块、信号放大板、继电器模块、传感器组以及先导电磁阀。PLC模块主要包括CPU模块、数字量模块和模拟量模块，传感器组主要包括压力传感器、温度传感器、转速传感器、位移传感器、倾角传感器、超声传感器以及接近开关。根据控制要求，数字量经过继电器模块、模拟量经过信号放大板共同完成对先导电磁阀的控制，所述先导电磁阀控制液压多路阀，所述液压多路阀用于控制执行机构。所述传感器组将采集到执行机构信号作为反馈信号，经滤波处理传输到模拟量模块，经模拟量模块处理后传输到CPU模块，CPU模块发出控制指令，对执行机构进行实时调整控制输出。一种矿用液压钻机的全自动控制方法，包括自动打钻过程，如图2所示，所述自动打钻过程包括依次实施的钻杆箱自动巡检步骤、大倾角自动上钻杆步骤、钻杆自动接扣步骤和钻杆自动钻进步骤；开始自动打钻之前，须确定钻机的初始状态为：前夹持器松开并反转到位；后夹持器松开到位；机械手水平，机械手松开并有一定倾角；钻杆箱的每列钻杆根数不得小于前一列钻杆根数，并保证钻杆箱选定列到位；设定机械手目标倾角与机架目标倾角值相同。所有执行机构若不在初始状态，须手动操作至初始状态。所述钻杆箱自动巡检步骤具体为：S1:通过手动调试，记录准确抓取每根钻杆时位移传感器的位移值；S2:机械手伸缩液压缸向下伸出，当机械手接近钻杆时，若接近开关到位，则停止伸出，记录当前位移传感器的位移值，并缩回机械手伸缩液压缸；S3:将步骤S2中位移传感器的位移值与步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用液压钻机的全自动控制方法，其特征在于：包括自动打钻过程，所述自动打钻过程包括依次实施的钻杆箱自动巡检步骤、大倾角自动上钻杆步骤、钻杆自动接扣步骤和钻杆自动钻进步骤；所述钻杆箱自动巡检步骤具体为：S1:通过手动调试，记录准确抓取每根钻杆时位移传感器的位移值；S2:机械臂伸缩液压缸向下伸出，当机械手接近钻杆时，若接近开关到位，则停止伸出，记录当前位移值，并缩回机械臂伸缩液压缸；S3:将步骤S2中位移传感器的位移值与步骤S1中记录的移传感器的位移值进行比较，即可确定当前列钻杆的根数；所述大倾角自动上钻杆步骤具体为：S11:首先通过矿用隔爆型姿态仪寻北，对整机进行定位；S12:控制系统自动调整机架至目标姿态；S13:机械臂以机架姿态为参考目标，完成自动上钻杆的过程；上钻杆的过程具体为：S21:机械手垂直伸出到目标钻杆位置并夹紧钻杆；S22:机械手缩回；S23机械臂旋转到水平位置；S24:增大机械臂的倾角到指定角度；S25:机械手水平伸出到指定位置；S26:后夹持器夹紧钻杆；S27:机械手松开并水平缩回到指定位置；S28:减小机械臂的倾角，使机械臂处于抓取钻杆前的初始位置；所述钻杆自动接扣步骤具体为：S31:上钻杆过程完成后，接第一个扣，后夹持器松开；S32:接第二个扣，前夹持器松开，自动接扣完成。...

【技术特征摘要】
1.一种矿用液压钻机的全自动控制方法，其特征在于：包括自动打钻过程，所述自动打钻过程包括依次实施的钻杆箱自动巡检步骤、大倾角自动上钻杆步骤、钻杆自动接扣步骤和钻杆自动钻进步骤；所述钻杆箱自动巡检步骤具体为：S1:通过手动调试，记录准确抓取每根钻杆时位移传感器的位移值；S2:机械臂伸缩液压缸向下伸出，当机械手接近钻杆时，若接近开关到位，则停止伸出，记录当前位移传感器的位移值，并缩回机械臂伸缩液压缸；S3:将步骤S2中位移传感器的位移值与步骤S1中记录的位移传感器的位移值进行比较，即可确定当前列钻杆的根数；所述大倾角自动上钻杆步骤具体为：S11:首先通过矿用隔爆型姿态仪寻北，对整机进行定位；S12:控制系统自动调整机架至目标姿态；S13:机械臂以机架姿态为参考目标，完成自动上钻杆的过程；上钻杆的过程具体为：S21:机械手垂直伸出到目标钻杆位置并夹紧钻杆；S22:机械手缩回；S23机械臂旋转到水平位置；S24:增大机械臂的倾角到指定角度；S25:机械手水平伸出到指定位置I；S26:后夹持器夹紧钻杆；S27:机械手松开并水平缩回到机械手水平伸出前位置；S28:减小机械臂的倾角，使机械臂处于抓取钻杆前的初始位置；所述钻杆自动接扣步骤具体为：S31:上钻杆过程完成后，接第一个扣，后夹持器松开；S32:接第二个扣，前夹持器松开，自动接扣完成。2.根据权利要求1所述的矿用液压钻机的全自动控制方法，其特征在于：在上钻杆前满足以下条件：机械手垂直且机械手伸缩到指定位置；钻杆箱当前列有钻杆。3.根据权利要求1所述的矿用液压钻机的全自动控制方法，其特征在于：还包括自动卸钻过程，所述自动卸钻过程包括自动卸扣过程、动力头定位过程、大倾角自动下钻杆过程；所述自动卸扣过程具体为：S11:动力头快速推进到接扣区并完成正常接扣，前夹持器松开，动力头反转；S22:动力头边旋转边后退到第一指定位置；S33:后夹持器夹紧，前夹持器夹紧，动力头正转；S44:后夹持器松开卸第一个扣；S55:动力头到第二指定位置，后夹持器夹紧卸第二个扣；S66:卸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清峰，陈松林，肖玉清，王宇，黄麟森，吴锋，段勋兴，胡小林，宋辉，王国震，秦怡，杨燕鸽，张先韬，周宝成，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85