专利名称：钻岩设备和用于控制钻岩设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种钻岩设备，该钻岩设备带有几个致动器单元、用 户接口控制单元，和被连接到用户接口控制单元以控制钻岩设备的功 能的至少一个控制装置，以及对于每一个致动器单元的，在用户接口 控制单元的控制下被连接用以根据由用户接口控制单元提供的控制信 号而控制致动器单元的操作的控制元件。本发明进一步涉及一种用于 控制钻岩设备的方法，该设备带有几个致动器单元、控制单元，和被 连接到控制单元以控制钻岩设备的功能的至少一个控制装置，以及对
于每一个致动器单元的，在控制单元的控制下被连接用以根据由控制 单元提供的控制信号而控制致动器单元的操作的控制元件。
背景技术：
目前以电子方式并且在大多数情形中利用某种类型的逻辑或者计 算机控制而控制钻岩设备。在实践中，通常使用分布式控制系统，并 且致动器，例如钻岩机器、吊杆等是单独的可控致动器单元，其具有 单独的控制单元以用于控制特定的功能。这些系统被构造成使得每一 个致动器或者致动器实体均具有它自身的控制单元，并且，例如如果 钻岩设备具有几个吊杆，则每一个吊杆或者每一个特殊致动器单元均 具有它自身的控制单元。
现今，控制系统还包括能够探测可能的故障并且报告故障的诊断
系统。因此，如果控制单元或者控制单元的IO单元不工作，则控制系
统能够予以报告。现今，在能够再次使用受故障单元控制的致动器之 前，往往需要更换故障单元。
现有技术方案的一个问题在于，当探测到故障时，整个钻岩设备
4的操作被中止，直至故障单元已被维修或者更换为止。这同时引起高 成本的停工和工作延迟。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种钻岩设备和方法，利用该钻岩设 备和方法能够避免或者减轻由于控制元件中的故障而引起的问题。
本发明的钻岩设备的特征在于，它包括以下装置，当一致动器单 元的控制元件发生故障时，该装置在其它致动器单元无需受控时连接 另一致动器单元的控制元件以控制第一致动器单元。
本发明的方法的特征在于，当致动器单元的控制元件发生故障时， 在其它致动器单元无需受控时，利用另一致动器单元的控制元件控制 所述致动器单元。
本发明的一个方面在于，暂时地利用第二、类似单元的相应的控 制单元管理故障单元的操作，直至故障单元已被维修或者更换为止。 因此，例如，用来控制一吊杆的故障控制单元在当第二吊杆不受控制 时能够通过使用所述第二吊杆的控制单元来替代。以此方式，在故障 状态中，仅仅通过交替地连接单元以当吊杆被操纵和使用时控制该每 一个吊杆， 一个控制单元能够一次一个地控制几个吊杆。根据本发明 的实施例，仅仅通过属于控制系统的用户接口便能够执行这种单元替 代。根据本发明的第二实施例，能够通过使用单独的维护单元执行替 代，利用该维护单元，故障控制单元能够被暂时地避开并且使用作用 的控制单元作为替代。根据本发明的又一个实施例，该控制系统包括 用于自动地替代故障控制单元或者用于自动地要求对其替代的装置。
附图简要说明
在附图中更加详细地描述本发明，其中
图1是钻岩设备的概略示意；图2是图1的钻岩设备的控制系统的概略示意框图3a和3b示出在故障状态中图2的控制系统的控制联接；
图4示出在故障状态中图2的控制系统的第二控制联接；
图5示出在另一类型的故障状态中图2的控制系统的控制联接；
并且
图6示出当使用单独的维护单元时在故障状态中图2的控制系统 的控制联接。
具体实施例方式
图1是钻岩设备的概略示意，该设备具有托架1和以本质上已知 的方式被可旋转地安装到托架1的吊杆2a和2b。吊杆2a和2b的端部 具有在其上带有可移动钻岩机器4a和4b的进给梁3a和3b。这些在本 质上是基本已知的，并且对于本领域技术人员而言，它们的操作是已 知的和明显的，因此不必更加详细地描述它们。带有它们的致动器的 吊杆和带有它们的致动器的钻岩机器是单独的致动器单元。此外，致 动器单元2a到4b能够不仅是吊杆、进给梁和钻岩机器，而且还可以是 其它致动器，例如动力单元、起重器，和用于控制装备的用户接口。
利用控制装备以本质已知的方式控制图1所示钻岩设备的吊杆2a 和2b、进给梁3a、 3b，和钻岩机器4a和4b这些不同的部件以及它们 彼此之间的位置和方向，在图2中更加详细地通过实例示出它的一个 实施例。
图2通过实例并且概略地示出根据图1的钻岩设备的控制装备的 实施例。该控制装备具有利用本质已知的数据总线5，例如基于CAN (控制器局域网络)数据总线技术的总线而被相互连接的几个不同的 控制单元。
第一控制单元是连接有不同的控制装置的用户接口控制单元6，用 户能够利用它输入指令以对控制装备的操作进行控制。这些控制装置
6可以包括一个或者多个控制器7，作为实例在这里仅仅示出其中的一
个。该控制装置还可包括键盘8和显示器9，用户接口单元6在显示器 9上为用户显示必要的信息。
此外，该控制装备具有两个吊杆控制单元10a和10b和两个钻探 控制单元lla和llb。吊杆控制单元之一 10a或者10b和钻探控制单元 之一 lla或者llb分别地形成控制单元实体12a和12b，该控制单元实 体用来分别地控制一个钻探吊杆2a或者2b，并且它们二者均控制它们 自身的致动器单元，即，钻探吊杆2a或者2b以及相关的第二致动器单 元，即，钻岩机器4a或者4b。还可以提供单独的系统控制单元13以 控制由该控制装备形成的整个系统。
根据受控的致动器的数目，每一个吊杆控制单元10a和10b和钻 探控制单元lla和llb分别具有一个或者多个IO单元，并且在该实例 中，每一个控制单元具有三个10单元。10单元1011到1043相应地 控制用于控制它们的致动器所需的部件，例如压力流体阔14a和14b 或者其它部件、致动器或者传感器15。
在权利要求中，控制单元10a、 10b、 lla和lib以及IO单元IOll 到1043被通称为控制元件，因此控制元件能够仅仅指控制单元、仅仅 指IO单元，或者指这两者。
控制装备以如此方式发挥功能，即使得用户接口控制单元6通 过数据总线5向其它单元传输必要的控制命令，并且其它单元然后根 据在其中定义的指令而执行该命令。每一个单元均能够具有用于执行 控制的一个或者多个计算机，由此该控制装备由通过数据总线5互连 的几个计算机以及其它部件和10单元形成。
图3a示出一种状态，其中控制吊杆2a的吊杆控制单元10a发生 故障。这由在吊杆控制单元10a上绘出的十字叉示意。在这个状态中，吊杆2b自然地如通常那样利用吊杆控制单元10b控制，直至吊杆如所 期的那样定位并且能够被停下并且留在那里，而不干扰其它操作。利
用短划线箭头a概略地示意这个状态。在这之后，以图3b所示的方式， 吊杆控制单元10b被连接以控制吊杆2a，由此尽管吊杆控制单元10a 发生故障，但是吊杆2a能够被移动到所期位置。利用短划线箭头b概 略地示意这个状态。当吊杆2a被控制到达所期位置时，吊杆控制单元 10b能够被再次连接以控制吊杆2b。
图4示出一种状态，该状态相应于图3a的状态，其中吊杆控制单 元10a发生故障。这个可替代实施例使用相同吊杆2a的钻探控制单元 11a控制吊杆2a，直至它已被正确地定位以进行操作并且能够被停下为 止。利用短划线箭头c概略地示意这个状态。在这之后，钻探控制单元 lla被连接以如通常那样地控制钻探。当在钻孔之后将吊杆2a再次移 动到新的钻探位置时，使用钻探控制单元lla。
图5示出一种状态，其中钻探控制单元lla的10单元1022发生 故障并且不能控制致动器阀14b。替代10单元1022的是，然后当无需 控制IO单元I021自身的致动器时，属于钻探控制单元lla的IO单元 1021能够被用于控制致动器阀14b。图5示出一种状态，其中执行这 种控制以使得能够使用钻探控制单元lla。短划线d概略地示意上述控 制联接。
图6示出一种状态，该状态相应于图3a的状态，其中吊杆控制单 元10a发生故障。这个可替代实施例使用单独的维护单元16以控制吊 杆2a，维护单元16例如通过单独的连接17而被连接到数据总线5。然 后，它替代故障的吊杆控制单元10a，并且不必要使用其它致动器的控 制单元。利用短划线箭头e概略地示意控制信号的路线。
在上面利用附图描述的方案中，实现是基于以下事实，即，在分 布单元中，通过不同的通常定义的总线控制致动器。因此，每一个致动器所需的控制单元和10单元的控制是基于单元特定地址和利用这些 地址而被特定地给予每一个单元的执行命令。
在以上说明和附图中，仅仅通过实例描述了本发明，并且本发明 绝不受限于此。本发明的本质在于，钻岩设备中的致动器的故障控制 单元或者10单元能够利用另一控制单元或者10单元而被暂时地替代， 并且因此能够继续使用该设备直至故障单元被维修或者利用新的一个 而被更换为止。
权利要求
1. 一种钻岩设备，所述钻岩设备带有几个致动器单元(2a到4b)、用户接口控制单元(6)，和被连接到所述用户接口控制单元(6)以控制所述钻岩设备(1)的功能的至少一个控制装置(7到9)，以及用于每一个致动器单元(2a到4b)的，在所述用户接口控制单元(6)的控制下被连接用以根据由所述用户接口控制单元(6)提供的控制信号来控制所述致动器单元(2a到4b)的操作的控制元件，其特征在于，所述钻岩设备包括这样的装置，当一致动器单元(2a到4b)的控制元件发生故障时，所述装置在其它致动器单元(2a到4b)无需受控时连接另一致动器单元(2a到4b)的控制元件以控制第一致动器单元(2a到4b)。
2. 根据权利要求1的钻岩设备，其特征在于，另一致动器单元(2a 到4b)的相应的控制元件被连接以替代故障的控制元件，从而控制所 述致动器单元(2a到4b)。
3. 根据权利要求1或者2的钻岩设备，其特征在于，用于连接控 制元件以控制另一致动器单元(2a到4b)的所述装置是与控制装备的 操作系统相关联的计算机程序的一部分。
4. 根据权利要求1或者2的钻岩设备，其特征在于，用于连接控 制元件以控制另一致动器单元(2a到4b)的所述装置包括能够连接到 控制装备的单独的维护单元。
5. 根据前面权利要求中任一项的钻岩设备，其特征在于，所述控 制元件是被编程以控制特定的致动器单元(2a， 2b; 3a， 4a; 3b， 4b) 的控制单元(10a, 10b; lla， lib)，并且利用被编程以控制类似的致 动器单元的控制单元暂时地替代故障的控制单元。
6. 根据前面权利要求中任何一项的钻岩设备，其特征在于，所述控制元件是与所述控制单元U0a到lib)相关联的IO单元(1011到 1043)。
7. —种用于控制钻岩设备的方法，所述设备带有几个致动器单元 (2a到4b)、控制单元(6)，和被连接到所述控制单元(6)以控制所述钻岩设备(1)的功能的至少一个控制装置，以及用于每一个致动 器单元(2a到4b)的，在所述控制单元(6)的控制下被连接用以根据 由所述控制单元(6)提供的控制信号来控制所述致动器单元(2a到4b) 的操作的控制元件，其特征在于，当一致动器单元(2a到4b)的控制 元件发生故障时，在其它致动器单元(2a到4b)无需受控时，利用另 一致动器单元(2a到4b)的控制元件控制所述致动器单元(2a到4b)。
8. 根据权利要求7的方法，其特征在于，利用另一致动器单元(2a 到4b)的相应的控制元件控制通常由故障的所述控制元件控制的致动 器单元(2a到4b)。
9. 根据权利要求7或者8的方法，其特征在于，利用与控制装备 的操作系统相关联的计算机程序执行所述其它致动器单元(2a到4b) 的控制元件的、用以控制所述另一控制元件的所述连接。
10. 根据权利要求7或者8的方法，其特征在于，利用被连接到 控制装备的单独的维护单元执行所述其它致动器单元(2a到4b)的控 制元件的、用以控制所述另一控制元件的所述连接。
11. 根据权利要求7到IO中任何一项的方法，其特征在于，当所 述控制元件是被编程以控制特定的致动器单元(2a到4b)的控制单元(10a， 10b; lla, lib)时，被编程以控制类似的致动器单元(2a到 4b)的控制单元(10a， 10b; lla， lib)被用于暂时地替代故障的控制 单元(10a， 10b; lla， lib)。
全文摘要
本发明提供了一种钻岩设备和一种用于控制该钻岩设备的方法，该钻岩设备带有几个致动器单元(2a到4b)、用户接口控制单元(6)，和被连接到所述用户接口控制单元(6)以控制所述钻岩设备(1)的功能的至少一个控制装置(7到9)，以及对于每一个致动器单元(2a到4b)而言，在所述用户接口控制单元(6)的控制下被连接用以根据由所述用户接口控制单元(6)提供的控制信号来控制所述致动器单元(2a到4b)的操作的控制元件。当钻岩设备的一致动器单元(2a到4b)的控制元件发生故障时，在其它致动器单元(2a到4b)无需受控时，连接另一致动器单元(2a到4b)的控制元件以控制第一致动器单元(2a到4b)。
文档编号E21B44/00GK101501296SQ200780029606
公开日2009年8月5日 申请日期2007年8月9日 优先权日2006年8月9日
发明者尤卡·奥萨拉, 蒂莫·肯帕伊宁 申请人:山特维克矿山工程机械有限公司