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基于CAN总线技术矿用全液压钻机状态监测系统研制
资料介绍
目前,煤矿井下钻机工作状态的掌握主要依靠简单仪表和人工经验判断,此方法不能全面了解钻机工况。为了及时掌握煤矿井下钻机运行状态,需要研制一种钻机状态监测系统。但是,煤矿井下钻机的监测系统还处于发展初期,常见的地面钻机状态监测系统不符合井下防爆的使用要求,且不满足多个钻机参数同时监测的需求。本文旨在设计一种能够应用于煤矿井下的钻机监测系统。
本文根据煤矿全液压空气套管钻机ZDY4000LR的工作特性,设计一种基于CAN总线技术的煤矿全液压钻机状态监测系统。该系统能够全方位的监测钻机运行参数,并对数据进行存储和备份,方便钻机操作人员后续查看,提升钻机工作的可靠性。本文主要从以下几个方面展开工作:
第一,监测系统整体方案确定。在对ZDY4000LR钻机工作特性分析的基础上,确定了系统的功能需求。对硬件进行选型和布置,利用CAN总线技术进行数据通讯,以LabVIEW为监测软件开发工具,完成了钻机状态监测系统研究方案的制定。
第二,依据整体方案,按照煤矿安全的要求,依据监测需求选择压力、温度、转速、液位、流量、瓦斯等传感器。以C8051F500单片机为MCU,开发了数据采集模块和供电模块,实现了多通道、多种类的信号采集。第三,以CAN总线作为系统数据的传输方式。规定了 CAN总线通讯的报文格式。针对总线竞争导致的数据延迟发送或丢失的问题,研究了将有序的远程帧作为数据帧上传触发信号的总线仲裁机制,确保了总线及时有序的上传数据。
第四,采用虚拟仪器技术,以 LabVIEW图像编程软件作为人机交互平台,对钻机特征信号进行了采集,实现了数据的转换、显示和存储。
第五,将监测系统分别在ZDY4000S型钻机和ZDY4000LR型钻机上进行了验证性实验和装机实验,对监测系统的功能和数据精度进行了验证。
实验表明:系统硬件选型、布置安装合理;软件界面友好、操作便捷;数据通讯稳定。实验过程中系统运行良好,数据采集速度满足需求,精度较高。监测系统的各项功能均达到了预期目标。
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