一种电驱动水平定向钻机的控制系统的制作方法

本申请涉及一种电驱动水平定向钻机的控制系统，属于电驱动水平定向钻机控制。

背景技术：

1、水平定向钻机作为非开挖钻机广泛应用于油气输运、供水、排污、电力、通信等领域的管道铺设，它可以极大程度缓解传统开挖作业施工带来的交通阻塞、地面破坏、施工噪音等诸多问题。随着经济的发展，非开挖钻机将在基础设施建设中发挥越来越重要的作用。

2、现有的水平定向钻机工作动作主要分为钻杆的推拉进给和旋转钻进。钻杆的推拉进给动作主要由推拉电机驱动，而旋转钻进则由旋转电机驱动。水平定向钻机根据施工工况的施工要求，需要不同功率的驱动电机进行动力驱动，因此为了提高钻机的使用范围，通常是配置大功率驱动电机，以达到覆盖多种施工要求的目的。而大功率驱动电机存在体积大，控制系统复杂，这就使得驱动电机的生产成本较大。为了降低钻机的生产成本，现有技术中，通过设置若干个小功率驱动电机共同驱动钻杆，以降低生产成本。

3、为了实现多个驱动电机共同驱动钻杆，现有的驱动电机与执行元件的连接方法是采用齿轮或齿条构成刚性机械传动装置实现多个驱动电机的同步输出。在钻机施工过程中，钻杆所受负载发生变化时，每个驱动电机的速度会发生改变，会导致驱动电机与机械传动装置发生速度冲突，造成机械传动装置异响或发生齿轮打齿现象。现有技术中，为了避免驱动电机与机械传动装置的连接发生干涉，采用设置控制装置以控制驱动电机的速度，现有的控制装置主要是通过限定电机的设定扭矩与施工负载相匹配，从而实现通过扭矩限制驱动电机的输出速度，但此类控制装置只能通过设定最大扭矩与施工负载相适配，即通过预先设定电机输出扭矩限制驱动电机的速度最大值，以满足施工过程中驱动电机与机械传动装置之间不会发生干涉。而对于施工过程中钻杆所受的负载发生变化时，现有的钻机控制装置则无法精准控制驱动电机的速度，导致钻机的驱动电机的速度变化与负载变化相适配，使得驱动电机的功率不能有效转化为机械能，不符合环保节能型电驱钻机的施工要求。因此亟需一种钻机控制装置以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题与不足，本申请提供的一种电驱动水平定向钻机的控制系统，以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种电驱动水平定向钻机的控制系统，包括人机界面、中央控制器、电机控制器和电机组件，电机控制器包括主电机控制器和从属电机控制器；电机组件包括主电机和若干个从属电机，主电机和从属电机共同驱动钻杆的进退和驱动钻杆旋转；主电机控制器和主电机电性连接；从属电机控制器包括数量与从属电机相同的从属电机控制器，且从属电机控制器和从属电机一一对应电性连接；人机界面分别与主电机控制器和从属电机控制器电性连接；中央控制器分别与主电机控制器和从属电机控制器电性连接。

3、具体的，人机界面包括显示器和运行命令输入设备；显示器分别与主电机控制器和从属电机控制器电性连接；运行命令输入设备与中央控制器电性连接。

4、具体的，从属电机分为若干个推拉从机电机和若干个旋转从机电机。

5、具体的，从属电机控制器分为若干个推拉从机电机控制器和若干个旋转从机电机控制器。

6、具体的，推拉从机电机控制器与推拉从机电机一一对应电性连接；旋转从机电机控制器与旋转从机电机一一对应电性连接。

7、具体的，主电机控制器包括推拉主电机控制器和旋转主电机控制器；主电机包括推拉主电机和旋转主电机；推拉主电机控制器与推拉主电机电性连接，旋转主电机控制器与旋转主电机电性连接。

8、具体的，显示器与主电机控制器和从属电机控制器之间通过can总线进行电性连接。

9、具体的，中央控制器与主电机控制器和从属电机控制器之间通过can总线进行电性连接。

10、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

11、本申请的电驱动水平定向钻机控制装置的显示器和中央控制器通过can总线分别与主电机控制器和从属电机控制器进行电性连接，实现中央控制器通can总线向主电机控制器发送速度运行模式和速度给定值指令，主电机控制器接受指令后，一方面控制主电机进行速度运行模式进行运转，另一方面将主电机速度运行模式下检测到的扭矩值经过计算后生成从机扭矩运行模式和扭矩给定值指令，并反馈至中央控制器，再通过中央控制器发送至若干个从属电机控制器，进而控制从属电机按扭矩运行模式进行运行共同驱动钻杆的推拉进给和旋转钻进，同时控制从属电机的输出扭矩与主电机在速度模式下的扭矩相一致。这样既保证了电驱动水平定向钻机的速度精确控制要求，起到节能环保的作用，同时也解决了驱动电机与机械传动装置之间的同步干涉问题。

技术特征：

1.一种电驱动水平定向钻机的控制系统，包括人机界面、中央控制器、电机控制器和电机组件，其特征在于：所述电机控制器包括主电机控制器和从属电机控制器；所述电机组件包括主电机和若干个从属电机，所述主电机和从属电机共同驱动钻杆的进退和驱动钻杆旋转；所述主电机控制器和主电机电性连接；所述从属电机控制器包括数量与从属电机相同的从属电机控制器，且从属电机控制器和从属电机一一对应电性连接；所述人机界面分别与主电机控制器和从属电机控制器电性连接；所述中央控制器分别与主电机控制器和从属电机控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种电驱动水平定向钻机的控制系统，其特征在于：所述人机界面包括显示器和运行命令输入设备；所述显示器分别与主电机控制器和从属电机控制器电性连接；所述运行命令输入设备与所述中央控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种电驱动水平定向钻机的控制系统，其特征在于：所述从属电机分为若干个推拉从机电机和若干个旋转从机电机。

4.根据权利要求3所述的一种电驱动水平定向钻机的控制系统，其特征在于：所述从属电机控制器分为若干个推拉从机电机控制器和若干个旋转从机电机控制器。

5.根据权利要求4所述的一种电驱动水平定向钻机的控制系统，其特征在于：所述推拉从机电机控制器与所述推拉从机电机一一对应电性连接；所述旋转从机电机控制器与所述旋转从机电机一一对应电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种电驱动水平定向钻机的控制系统，其特征在于：所述主电机控制器包括推拉主电机控制器和旋转主电机控制器；所述主电机包括推拉主电机和旋转主电机；所述推拉主电机控制器与推拉主电机电性连接，所述旋转主电机控制器与旋转主电机电性连接。

7.根据权利要求2所述的一种电驱动水平定向钻机的控制系统，其特征在于：所述显示器与主电机控制器和从属电机控制器之间通过can总线进行电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种电驱动水平定向钻机的控制系统，其特征在于：所述中央控制器与主电机控制器和从属电机控制器之间通过can总线进行电性连接。

技术总结
本技术涉及一种电驱动水平定向钻机的控制系统，属于电驱动水平定向钻机控制技术领域；为解决传统的钻机控制装置无法有效控制驱动电机与机械传动装置的连接，驱动电机速度调节精度差的问题。本申请包括人机界面、中央控制器、电机控制器和电机组件，电机控制器包括主电机控制器和从属电机控制器；电机组件包括主电机和若干个从属电机，共同驱动钻杆的进退和驱动钻杆旋转；主电机控制器和主电机电性连接；从属电机控制器包括若干个从属电机控制器，从属电机控制器和从属电机一一对应电性连接；人机界面分别与主电机控制器和从属电机控制器电性连接；中央控制器分别与主电机控制器和从属电机控制器电性连接。本申请的控制装置速度调节精准。

技术研发人员：陈凤钢,陈辉,王超文,程熙
受保护的技术使用者：江苏谷登重型机械科技股份有限公司
技术研发日：20230303
技术公布日：2024/1/15