專利名稱：用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，屬消泡裝置中的自動控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在泡沫鉆井過程中，在地面生成的泡沫通過鉆桿注入井中，然后經(jīng)環(huán)空排出，這個過程需要大量的泡沫。這些泡沫無法進行有效的收集、輸運和流轉(zhuǎn)，所以需要對它們進行消除。目前，泡沫消除的方法有物理法和化學(xué)法。相對于化學(xué)法急劇降低泡沫基液的起泡能力來說，物理法以其良好的可循環(huán)利用性成為消泡的優(yōu)先選擇?，F(xiàn)有的物理消泡工藝一般 采用機械沖擊和加熱等方法，例如專利號為CN200810158147.8、發(fā)明名稱為“利用熱輻射消除鉆井液泡沫的消泡方法和裝置”的專利即為此列，但是目前的裝置自動化程度較低，工作人員的勞動強度大，不利于消泡現(xiàn)場的人工控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有背景技術(shù)所存在的缺陷和不足，以實現(xiàn)消泡裝置的自動控制，本發(fā)明提供一種用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，通過在觸摸屏上設(shè)置溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器的上下限值，來控制各個開關(guān)的啟停，從而達到快速自動消泡的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器、模擬量擴展模塊、傳感器、熱繼電開關(guān)組和觸摸屏，其特征在于PLC可編程控制器的輸入端連接模擬量擴展模塊的輸出，其輸出端連接熱繼電開關(guān)組中的四個熱繼電開關(guān)，觸摸屏用RS232接口線與PLC可編程控制器相連接，模擬量擴展模塊的三個輸入端分別連接溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器；四個熱繼電開關(guān)分別連接真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件；所述的觸摸屏通過EB8000軟件在其上設(shè)置有開機界面、菜單界面、系統(tǒng)簡介界面、操作規(guī)程界面、運行操作界面和設(shè)置界面；菜單界面上設(shè)置有系統(tǒng)菜單選項，點擊不同選項可進入相關(guān)界面；系統(tǒng)簡介界面簡單介紹了該系統(tǒng)；操作規(guī)程界面介紹了系統(tǒng)的操作注意事項；運行操作界面顯示了系統(tǒng)的運行狀態(tài)，該界面上設(shè)置有消泡裝置圖示、真空泵開關(guān)按鈕、水泵開關(guān)按鈕、熱輻射部件開關(guān)按鈕、伴熱帶開關(guān)按鈕、手動自動切換按鈕、故障復(fù)位按鈕、設(shè)置按鈕和實時狀態(tài)顯示；設(shè)置界面上設(shè)置有參數(shù)輸入框。本發(fā)明中所使用的PLC可編程控制器型號為Siemens公司的S7-200CN，其CPU模塊型號是224CN ;模擬量擴展模塊型號為Siemens公司的EM231 ;熱繼電開關(guān)型號為正泰JRS1-09-25 ;觸摸屏型號為威綸MT6070iH。本發(fā)明自動控制系統(tǒng)是通過模擬量擴展模塊采集溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器的模擬量值，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將其輸出的數(shù)字量送入到PLC可編程控制器，通過PLC可編程控制器對鉆井液泡沫的消泡裝置上的真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件輸出控制信號以控制其啟停，同時觸摸屏將對應(yīng)設(shè)備的實時狀態(tài)顯示在觸摸屏上以便于用戶監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。本發(fā)明中作為控制對象的消泡裝置是采用負壓和熱輻射消除鉆井液泡沫的消泡裝置，該消泡裝置包括一個圓柱形罐體，罐體的頂部帶有泡沫入口、氣體出口并裝有帶壓力傳感器的壓力計，泡沫入口連接控制閥門；氣體出口連接真空泵；罐體內(nèi)部上方設(shè)置帶孔隔板，帶孔隔板下方設(shè)置熱輻射部件，罐體內(nèi)部中間位置位于熱輻射部件下方設(shè)置傘狀板，熱輻射部件和傘狀板中間設(shè)置溫度傳感器；罐體側(cè)面中、下部設(shè)有液位傳感器，罐體外圍覆蓋一層伴熱帶；罐體底部帶有排液排渣口，排液排渣口連接水泵；壓力計上的壓力傳感器、溫度傳感器及液位傳感器分別和自動控制系統(tǒng)相連接；自動控制系統(tǒng)分別和真空泵、熱輻射部件、伴熱帶及水泵的電源控制開關(guān)相連接。上述的罐體內(nèi)的負壓由連接在罐體上方氣體出口的真空泵抽氣產(chǎn)生；罐體內(nèi)的壓強由罐體頂端的壓力計顯示。罐體內(nèi)的溫度上升通過熱輻射部件及伴熱帶來提供能量。本發(fā)明自動控制系統(tǒng)對上述消泡裝置進行控制以實現(xiàn)快速消泡，其消泡原理如下·泡沫從泡沫入口流入兼具負壓和熱輻射的罐體內(nèi)時，由于壓力驟減，氣泡體積膨脹，氣體聚并和排液發(fā)生，泡沫密度減小，液膜中的自由水析出使液膜變薄，在熱輻射場的作用下，泡沫液膜中剩余的自由水和捕獲水迅速蒸發(fā)，導(dǎo)致液膜破裂，泡沫消除。在罐體內(nèi)同時裝熱輻射和負壓產(chǎn)生裝置，利用熱輻射和負壓兩種作用同時進行，極大提高消泡效率。一種上述自動控制系統(tǒng)中PLC可編程控制器的工作方法，步驟如下I)打開本自動控制系統(tǒng)的總開關(guān)，待觸摸屏開機后點擊屏.中央的圖標進入采單界面，分別點擊系統(tǒng)簡介選項和操作規(guī)程選項可查看相應(yīng)的系統(tǒng)簡介以及操作注意事項；2)點擊菜單界面上的運行操作選項進入到運行操作界面，系統(tǒng)默認為手動模式工作方式，在手動模式工作方式下，則直接通過觸摸屏上的按鈕由人工控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱福射部件的啟停；否則轉(zhuǎn)到下一步；3)點擊手動自動切換按鈕設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)為自動模式工作方式，在自動模式工作方式下，點擊設(shè)置按鈕，在設(shè)置界面上設(shè)置系統(tǒng)的運行參數(shù)，例如設(shè)置排液排渣口開始排液時的液位高度為80CM，排液排渣口停止排液時的液位高度設(shè)為OCM ;伴熱帶和熱輻射部件開始加熱時的溫度設(shè)為50°C，停止加熱時的溫度設(shè)為100°C;真空泵開始抽氣時的壓強設(shè)為-O. 06Mpa,停止抽氣時的壓強設(shè)為-O. 08Mpa，參數(shù)設(shè)置完成后返回運行操作界面；4)打開進液閥門，泡沫通過泡沫入口通入罐體內(nèi)進行泡沫消除；5)泡沫在系統(tǒng)控制下自動消除，消泡后的泡沫基液由PLC可編程控制器控制水泵將其從排液排渣口排出；6)待消泡結(jié)束后關(guān)閉進液閥門，關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。本發(fā)明控制系統(tǒng)的明顯效果如下分為手動和自動兩種模式，手動模式下可以在觸摸屏上直接控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件的啟停，自動模式下可以在觸摸屏上設(shè)置消泡裝置的溫度、液位和壓力參數(shù)，通過比較消泡裝置的溫度、液位和壓力傳感器檢測到的實時值控制開關(guān)的啟停，同時，操作人員可以通過觸摸屏監(jiān)視裝置的運行狀態(tài)，極大程度的降低了工作人員的勞動強度，增加了消泡效率。


圖I是本發(fā)明自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、PLC可編程控制器，2、模擬量擴展模塊，3、觸摸屏，4、溫度傳感器，5、液位傳感器，6、壓力傳感器，7、熱繼電開關(guān)組，8、真空泵，9、水泵，10、伴熱帶，11、熱輻射部件。圖2是本發(fā)明自動控制系統(tǒng)的顯示屏上的運行操作界面的示意圖。其中12、消泡裝置圖示，13、真空泵開關(guān)按鈕，14、熱輻射部件開關(guān)按鈕，15、伴熱帶開關(guān)按鈕，16、水泵開關(guān)按鈕，17、實時狀態(tài)顯示，18、手動自動切換按鈕，19、故障復(fù)位按鈕，20、設(shè)置按鈕。圖3是本發(fā)明自動控制系統(tǒng)的控制對象消泡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中21、泡沫入口，22、帶孔隔板，23、罐體，24、傘狀板，25、壓力計，26、氣體出 口，27、熱輻射部件，28、液位傳感器，29、排液排渣口，30、伴熱帶，31、溫度傳感器，32、水泵，33、真空泵，34、進液閥門。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。實施例I本發(fā)明實施例I如圖1-2所示，一種用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器I、模擬量擴展模塊2、溫度傳感器4、液位傳感器5、壓力傳感器6、熱繼電開關(guān)7和觸摸屏3，其特征在于PLC可編程控制器I的輸入端連接模擬量擴展模塊2的輸出，其輸出端連接熱繼電開關(guān)組7上的四個開關(guān)，觸摸屏3用RS232接口線與PLC可編程控制器I相連接，模擬量擴展模塊2的三個輸入端分別連接溫度傳感器4、液位傳感器5和壓力傳感器6 ;四個熱繼電開關(guān)分別連接真空泵8、水泵9、伴熱帶10和熱輻射部件11 ；所述的觸摸屏3通過EB8000軟件在其上設(shè)置有開機界面、菜單界面、系統(tǒng)簡介界面、操作規(guī)程界面、運行操作界面和設(shè)置界面；菜單界面上設(shè)置有系統(tǒng)菜單選項，點擊不同選項可進入相關(guān)界面；系統(tǒng)簡介界面簡單介紹了該系統(tǒng)；操作規(guī)程界面介紹了系統(tǒng)的操作注意事項；運行操作界面顯示了系統(tǒng)的運行狀態(tài)，該界面上設(shè)置有消泡裝置圖示12、真空泵開關(guān)按鈕13、水泵開關(guān)按鈕16、熱輻射部件開關(guān)按鈕14、伴熱帶開關(guān)按鈕15、手動自動切換按鈕18、故障復(fù)位按鈕19、設(shè)置按鈕20和實時狀態(tài)顯示17 ;設(shè)置界面上設(shè)置有參數(shù)輸入框。實施例2一種上述自動控制系統(tǒng)中PLC可編程控制器的工作方法，步驟如下I)打開本自動控制系統(tǒng)的總開關(guān)，待觸摸屏開機后點擊屏.中央的圖標進入采單界面，分別點擊系統(tǒng)簡介選項和操作規(guī)程選項可查看相應(yīng)的系統(tǒng)簡介以及操作注意事項；2)點擊菜單界面上的運行操作選項進入到運行操作界面，系統(tǒng)默認為手動模式工作方式，在手動模式工作方式下，則直接通過觸摸屏上的按鈕由人工控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱福射部件的啟停；否則轉(zhuǎn)到下一步；3)點擊手動自動切換按鈕設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)為自動模式工作方式，在自動模式工作方式下，點擊設(shè)置按鈕，在設(shè)置界面上設(shè)置系統(tǒng)的運行參數(shù)，例如設(shè)置排液排渣口開始排液時的液位高度為80CM，排液排渣口停止排液時的液位高度設(shè)為OCM ;伴熱帶和熱輻射部件開始加熱時的溫度設(shè)為50°C，停止加熱時的溫度設(shè)為100°C;真空泵開始抽氣時的壓強設(shè)為-O. 06Mpa,停止抽氣時的壓強設(shè)為-O. 08Mpa，參數(shù)設(shè)置完成后返回運行操作界面；4)打開進液閥門，泡沫通過泡沫入口通入罐體內(nèi)進行泡沫消除；5)泡沫在系統(tǒng)控制下自動消除，消泡后的泡沫基液由PLC可編程控制器控制水泵將其從排液排渣口排出； 6)待消泡結(jié)束后關(guān)閉進液閥門，關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器、模擬量擴展模塊、傳感器、熱繼電開關(guān)組和觸摸屏，其特征在于PLC可編程控制器的輸入端連接模擬量擴展模塊的輸出，其輸出端連接熱繼電開關(guān)組中的四個熱繼電開關(guān)，觸摸屏用RS232接口線與PLC可編程控制器相連接，模擬量擴展模塊的三個輸入端分別連接溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器；四個熱繼電開關(guān)分別連接真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件； 所述的觸摸屏通過EB8000軟件在其上設(shè)置有開機界面、菜單界面、系統(tǒng)簡介界面、操作規(guī)程界面、運行操作界面和設(shè)置界面；菜單界面上設(shè)置有系統(tǒng)菜單選項，點擊不同選項可進入相關(guān)界面；系統(tǒng)簡介界面簡單介紹了該系統(tǒng)；操作規(guī)程界面介紹了系統(tǒng)的操作注意事項；運行操作界面顯示了系統(tǒng)的運行狀態(tài)，該界面上設(shè)置有消泡裝置圖示、真空泵開關(guān)按鈕、水泵開關(guān)按鈕、熱輻射部件開關(guān)按鈕、伴熱帶開關(guān)按鈕、手動自動切換按鈕、故障復(fù)位按鈕、設(shè)置按鈕和實時狀態(tài)顯示；設(shè)置界面上設(shè)置有參數(shù)輸入框。
2.一種利用權(quán)利要求I所述的自動控制系統(tǒng)中PLC可編程控制器的工作方法，步驟如下 1)打開本自動控制系統(tǒng)的總開關(guān)，待觸摸屏開機后點擊屏.中央的圖標進入采單界面，分別點擊系統(tǒng)簡介選項和操作規(guī)程選項可查看相應(yīng)的系統(tǒng)簡介以及操作注意事項； 2)點擊菜單界面上的運行操作選項進入到運行操作界面，系統(tǒng)默認為手動模式工作方式，在手動模式工作方式下，則直接通過觸摸屏上的按鈕由人工控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件的啟停；否則轉(zhuǎn)到下一步； 3)點擊手動自動切換按鈕設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)為自動模式工作方式，在自動模式工作方式下，點擊設(shè)置按鈕，在設(shè)置界面上設(shè)置系統(tǒng)的運行參數(shù)，例如設(shè)置排液排渣口開始排液時的液位高度為80CM，排液排渣口停止排液時的液位高度設(shè)為OCM ;伴熱帶和熱輻射部件開始加熱時的溫度設(shè)為50°C，停止加熱時的溫度設(shè)為100°C ;真空泵開始抽氣時的壓強設(shè)為-O. 06Mpa,停止抽氣時的壓強設(shè)為-O. 08Mpa，參數(shù)設(shè)置完成后返回運行操作界面； 4)打開進液閥門，泡沫通過泡沫入口通入罐體內(nèi)進行泡沫消除； 5)泡沫在系統(tǒng)控制下自動消除，消泡后的泡沫基液由PLC可編程控制器控制水泵將其從排液排渣口排出； 6)待消泡結(jié)束后關(guān)閉進液閥門，關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。
全文摘要
用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，屬消泡自動控制技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)包括PLC可編程控制器、模擬量擴展模塊、傳感器、熱繼電開關(guān)和觸摸屏，PLC可編程控制器分別連接模擬量擴展模塊、四個熱繼電開關(guān)和觸摸屏，模擬量擴展模塊連接溫度、液位和壓力傳感器，四個熱繼電開關(guān)連接真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件，在觸摸屏上設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，用不同傳感器探測實時的溫度、液位和壓力值，通過模擬量擴展模塊采集傳感器的值并由PLC可編程控制器的CPU處理后發(fā)出控制信號控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件的啟停，同時系統(tǒng)的運行狀態(tài)也通過CPU處理后顯示在觸摸屏上，便于用戶進行監(jiān)視和控制。采用本系統(tǒng)自動化程度高，快速消泡效果良好。
文檔編號E21B21/06GK102902230SQ201210418708
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者李德春, 李英, 孫凱, 曹利華 申請人:山東大學(xué)