專利名稱：一種變頻鉆機(jī)自動(dòng)化控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油鉆機(jī)控制技術(shù)，涉及變頻電機(jī)自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及數(shù)字化變頻電機(jī)的一種變頻鉆機(jī)自動(dòng)化控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的傳動(dòng)控制主要是針對絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵、自動(dòng)送鉆四大部分，主要進(jìn)行絞車速度、轉(zhuǎn)盤扭矩、泥漿泵泵壓、自動(dòng)送鉆電機(jī)的速度和扭矩的控制。 現(xiàn)有技術(shù)交流變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)是局部使用交流變頻電機(jī)，如絞車、轉(zhuǎn)盤使用交流變頻， 泥漿泵使用直流SCR控制系統(tǒng)或泥漿泵使用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)，發(fā)電機(jī)組使用的是普通的發(fā)電機(jī)組，整套鉆機(jī)中只用少量的數(shù)字信號，完成不了整機(jī)數(shù)字化自動(dòng)控制，各控制單元采用分散獨(dú)立控制，在井場司鉆控制室設(shè)有控制臺，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是在于對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，克服現(xiàn)有技術(shù)分散獨(dú)立、難以遠(yuǎn)程控制的缺點(diǎn)，提供一種能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、監(jiān)視、故障診斷、參數(shù)設(shè)置的變頻驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)自動(dòng)化控制裝置。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的采取的方案是一種數(shù)字化交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)控制裝置，該交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的電傳動(dòng)采用發(fā)電機(jī)組為數(shù)臺變頻主電機(jī)供電，數(shù)臺變頻主電機(jī)分別由變頻器控制驅(qū)動(dòng)絞車滾筒、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵，絞車還配備有自動(dòng)送鉆變頻電機(jī)，其特征在于包括安裝在控制室的PLC可編程控制器、控制室計(jì)算機(jī)、安裝在司鉆室昀觸摸操作屏、對鉆井過程中由PLC采集的鉆井參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并歸檔保存的鉆井參數(shù)顯示屏、安裝在鉆機(jī)各部件上用于采集各變頻主電機(jī)及自動(dòng)送鉆變頻電機(jī)運(yùn)行參數(shù)及鉆機(jī)工況數(shù)據(jù)的各類數(shù)字傳感器、現(xiàn)場總線主干線、現(xiàn)場總線分支線，所述各類數(shù)字傳感器信號線串接在現(xiàn)場總線分支線上，PLC可編程控制器、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、各變頻器控制線通過總線接口連接在現(xiàn)場總線主干線上，控制室計(jì)算機(jī)通過計(jì)算機(jī)接口與PLC可編程控制器連接，控制室計(jì)算機(jī)連接有打印機(jī)。所述數(shù)字化交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)控制裝置還包括遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)及打印機(jī)，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過hternet網(wǎng)與控制室計(jì)算機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)連接。有益效果本實(shí)用新型通過融合數(shù)字控制技術(shù)、交流變頻傳動(dòng)技術(shù)、PLC控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線通訊技術(shù)、Internet網(wǎng)上傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對絞車滾筒、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵、自動(dòng)送鉆的全過程數(shù)字控制，最大限度地提高鉆機(jī)時(shí)效、增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性。司鉆室觸摸操作屏、鉆機(jī)參數(shù)顯示屏、工業(yè)監(jiān)控顯示屏組成的數(shù)字化司鉆操作臺，使司鉆人員操作更方便可靠，提高了給定信號的可視性和精度，具有界面友好，操作簡單可靠，顯示信息量大的優(yōu)點(diǎn)?？刂剖矣?jì)算機(jī)可進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測和打印，對數(shù)據(jù)進(jìn)行回放和存儲；遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可在遠(yuǎn)方進(jìn)行監(jiān)測、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲及打印。
圖1為本實(shí)用新型的方框原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1所示，現(xiàn)場控制室內(nèi)安裝有PLC可編程控制器，控制室計(jì)算機(jī)、觸摸顯示屏， 司鉆室安裝觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、工業(yè)監(jiān)控顯示屏，PLC可編程控制器、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、各變頻器控制線分別通過總線接口連接在現(xiàn)場總線主干線上，現(xiàn)場慫線采用ftx)fibUS-DP協(xié)議的通訊總線；安裝在電氣控制房的控制絞車電機(jī)、轉(zhuǎn)盤電機(jī)、泥漿泵電機(jī)、自動(dòng)送鉆電機(jī)的各變頻器分別連接在現(xiàn)場總線主干線上，采集各變頻電機(jī)的電流、 電壓、頻率、扭矩、絞車滾筒轉(zhuǎn)速、絞車盤式剎車壓力、游車速度、轉(zhuǎn)盤扭矩、泥漿泵泵壓、自動(dòng)送鉆電機(jī)扭矩等數(shù)據(jù)的各類數(shù)字傳感器的信號線串接在現(xiàn)場總線分線上；控制室計(jì)算機(jī)通過RS485接口與PLC可編程控制器連接，控制室計(jì)算機(jī)利用現(xiàn)場網(wǎng)線、電話線或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通過hternet網(wǎng)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)連接，實(shí)施遠(yuǎn)程管理、監(jiān)控。工作原理本實(shí)用新型以PLC可編程控制器為核心，以現(xiàn)場總線ftx)fihS-DP作為通訊方式將通過各類傳感器采集的各變頻電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)及鉆機(jī)工況數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、判斷、精確計(jì)算并與設(shè)定值對比后，其控制程序發(fā)出指令信號作為變頻器的給定，變頻器按照PLC輸出的給定參數(shù)值控制各變頻電機(jī)工作，使變頻電機(jī)以設(shè)定的參數(shù)驅(qū)動(dòng)絞車滾筒、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵、自動(dòng)送鉆工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的電流、電壓、頻率、扭矩、速度、泵壓、位置等輸出。觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏與可編程控制器通過RS485或RS232C總線接口連接在現(xiàn)場總線主干線上，作為人機(jī)晃面和操作終端，通過PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)顯示、參數(shù)設(shè)置、發(fā)送指令等功能。(1)絞車的控制PLC通過采集變頻主電機(jī)的運(yùn)行和滾筒的轉(zhuǎn)速、懸重等數(shù)字化信號，判斷起鉆工況或下鉆工況，計(jì)算出游車的位置、速度，通過PLC控制程序發(fā)出控制信號， 使變頻器控制變頻主電機(jī)以設(shè)定的速度驅(qū)動(dòng)滾筒，實(shí)現(xiàn)絞車起下鉆合理的功率利用和工作時(shí)效。(2)轉(zhuǎn)盤和泥漿泵的控制鉆進(jìn)時(shí)，PLC通過分別采集轉(zhuǎn)盤和泥漿泵的變頻主電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和泥漿泵泵壓、泵沖，并在觸摸屏上顯示。PLC控制程序發(fā)控制信號，使變頻器控制漿泵的變頻主電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)可實(shí)現(xiàn)兩臺以上泥漿泵電機(jī)負(fù)載坰衡。PLC通過編制的程序可設(shè)定轉(zhuǎn)盤扭矩，控制轉(zhuǎn)盤變頻主電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，使扭矩動(dòng)態(tài)工作在設(shè)定范圍。當(dāng)出現(xiàn)異常情況，扭矩超過最大設(shè)定值時(shí)，PLC控制電機(jī)停止，實(shí)現(xiàn)過扭矩保護(hù)。(3)自動(dòng)送鉆控制PLC通過采集自動(dòng)送鉆變頻電機(jī)的電壓、電流、頻率和死繩指重、滾筒編碼器的信號，通過對鉆壓、鉆速、轉(zhuǎn)盤扭矩、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵壓、游車高度等參數(shù)的監(jiān)測，進(jìn)行鉆井信息的采集，再通過計(jì)算機(jī)控制自反饋系統(tǒng)調(diào)整控制，實(shí)現(xiàn)對絞車盤剎的勻速控制，進(jìn)行自動(dòng)送鉆。(4)觸摸操作屏采用觸摸式顯示器，替代傳統(tǒng)的以轉(zhuǎn)換開關(guān)及手輪組成的司鉆臺，使司鉆人員操作更方便可靠，提高了給定信號的可視性和精度，給予司鉆人員更多的操作提示信息，使司鉆對目前各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一目了然，對目前設(shè)備的各種給定直接以數(shù)字方式通過總線通訊給定，還可對一些易忽略的操作細(xì)節(jié)以對話的方式提醒司鉆進(jìn)行及時(shí)正確的操作。(5)鉆井參數(shù)顯示屏采用觸摸式顯示器，對鉆井過程中由PLC采集的一些重要的鉆井參數(shù)諸如懸重、鉆壓、泵壓、泵沖、立管壓力、液壓貓頭壓力、出口排量，轉(zhuǎn)盤扭矩參數(shù)， 故障報(bào)警等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并歸檔保存，為以后的鉆井資料分析提供依據(jù)。(6)控制室計(jì)算機(jī)通過RS485接口與PLC可編程控制器連接，對控制裝置工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，存儲重要技術(shù)數(shù)據(jù)，通過打印機(jī)接口可打印所需的數(shù)據(jù)。(7)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)與控制室計(jì)算機(jī)通過In. temet網(wǎng)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)連接，可在遠(yuǎn)方進(jìn)行監(jiān)測、參數(shù)設(shè)定、故障診斷、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、打印。
權(quán)利要求1.一種變頻鉆機(jī)自動(dòng)化控制裝置，其特征在于包括安裝在控制室的PLC可編程控制器、控制室計(jì)算機(jī)、安裝在司鉆室的觸摸操作屏、對鉆井過程中由PLC采集的鉆井參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并歸檔保存的鉆井參數(shù)顯示屏、安裝在鉆機(jī)各部件上用于采集各變頻主電機(jī)及自動(dòng)送鉆變頻電機(jī)運(yùn)行參數(shù)及鉆機(jī)工況數(shù)據(jù)的各類數(shù)字傳感器、現(xiàn)場總線主干線、現(xiàn)場總線分支線，所述各類數(shù)字傳感器信號線串接在現(xiàn)場總線分支線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻鉆機(jī)自動(dòng)化控制裝置，其特征在于PLC可編程控制器、 觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、各變頻器控制線通過總線接口連接在現(xiàn)場總線主干線上，控制室計(jì)算機(jī)通過計(jì)算機(jī)接口與PLC可編程控制器連接，控制室計(jì)算機(jī)連接有打印機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種變頻鉆機(jī)自動(dòng)化控制裝置，包括PLC可編程控制器、控制室計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、各類數(shù)字傳感器、現(xiàn)場總線主干線、現(xiàn)場總線分支線，各類數(shù)字傳感器信號線串接在現(xiàn)場總線分支線上，PLC、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、各變頻器控制線通過總線接口連接在現(xiàn)場總線主干線上，控制室計(jì)算機(jī)與PLC可編程控制器連接，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過Internet網(wǎng)與控制室計(jì)算機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)連接。本裝置可實(shí)現(xiàn)對交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)絞車滾筒、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵、自動(dòng)送鉆的全過程數(shù)字控制，最大限度地提高鉆機(jī)時(shí)效、增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性。還可實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測和打印、遠(yuǎn)方監(jiān)測、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲及打印。
文檔編號E21B44/00GK202325463SQ201120437029
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者周勉, 權(quán)策, 祁佰忱 申請人:西安曼海特工業(yè)技術(shù)有限公司