基于can总线技术矿用全液压钻机状态监测系统研制

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1、分类号：学校代码：UDC：密级：硕士学位论文基于CAN总线技术矿用全液压钻机状态监测系统研制StudyontheCANBus-basedConditionMonitoringSystemofHydraulicDrillingRigforMine研究生：张阳阳导师：姚宁平研究员学科专业：矿产普查与勘探研究方向：钻探工艺与机具培养单位：煤科总院西安研究院煤炭科学研究总院2014年5月煤炭科学研究总院硕士学位论文摘要目前，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

2、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

3、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LabVI

4、EW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。关键词：煤矿全液压钻机；状态监测；CAN总线；LabVIEWI煤炭科学研究总院硕士学位论文AbstractAtpresent,theoperatingstateo

5、fthecoalminedrillingrigwasusuallymasteredbyreadingsimpleinstrumentandestimatingfromartificialexperience.Butitcouldnottoknowtheworkingconditionofdrillingrigfullyinthisway.Itwasnecessarytodevelopaconditionmonitoringsystemtomastertheoperatingstateofdrillingrigintime.Thesystemnotonl

6、ymonitoredthedrillingoperationparametersfully,butalsostoredandbackedupthemonitoringdata,whichcouldprovideconvenienceforthelaterviewingbytheoperatingpersonnel,andwasbenefittoimprovetheworkingreliabilityofthedrillingrig.Butthecommonmonitoringsystemonlyappliedintheconditionmonitori

7、ngofthegrounddrillingrig,couldnotmeettheexplosion-proofrequirementsundercoalmine.Thepurposeofthispaperistodesignthecoalminemonitoringsystemfordrillingrig.AccordingtotheworkingcharacteristicsofZDY4000LR,coalminehydraulicaircasingdrillingrig,theauthordesignedacoalmineconditionmoni

8、toringsystembasedonCANbustechnologyforfullyhydr