專利名稱：石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高度測量系統(tǒng)，具體的講，屬于一種石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大鉤是石油鉆機(jī)提升系統(tǒng)的重要設(shè)備，它的功用是在正常鉆進(jìn)時(shí)懸掛水龍頭和鉆具，在起下鉆時(shí)懸掛吊環(huán)起下鉆具，完成起吊重物、安放設(shè)備及起放井架等輔助工作，以及在輕度卡鉆或遇阻時(shí)排除事故。在鉆井過程中，絞車滾筒上纏繞的鋼絲繩隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大鉤的升降，從而絞車滾筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就轉(zhuǎn)換成大鉤的直線運(yùn)動(dòng)。大鉤在鉆臺(tái)面上與天車之間的直線運(yùn)動(dòng)可用大鉤高度這一參數(shù)來實(shí)時(shí)反映。在鉆井過程所測量記錄的各個(gè)參數(shù)中，大鉤高度的測量是最基本、最關(guān)鍵的，其它比如進(jìn)尺、鉆時(shí)(鉆速)、井深、鉆頭位置等參數(shù)以及大鉤上碰下砸保護(hù)功能、絞車自動(dòng)加減速功能等都是在測得大鉤高度的基礎(chǔ)上派生出來的。通常大鉤高度是通過在絞車上安裝的絞車傳感器——光學(xué)編碼器及其基于單片機(jī)的信號處理系統(tǒng)來測量實(shí)現(xiàn)的，其電路設(shè)計(jì)較復(fù)雜，每次初始化比較麻煩，且此類測量裝置屬于模擬電路系統(tǒng)，測量精度不夠高，誤差大，上下移動(dòng)的高度常出現(xiàn)不能夠回零，長時(shí)間運(yùn)行后存在較大的累積誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有的鉆機(jī)大鉤高度測量系統(tǒng)控制精度不高、誤差大、易受干擾且穩(wěn)定性不好從而降低了該鉆機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)效率及完井的質(zhì)量，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高且抗干擾能力強(qiáng)的石油鉆機(jī)大用大鉤高度測量系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)，包括PLC控制系統(tǒng)，依次連接的信號發(fā)生模塊、信號采集模塊，受PLC控制的HMI顯示系統(tǒng)，其中信號采集模塊的輸出端與PLC控制系統(tǒng)的輸入端相連。為了更好地實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)的功能，所述PLC控制系統(tǒng)包括PLC、均與PLC相連的存儲(chǔ)器、信號采集模塊接口、HMI顯示系統(tǒng)接口，其中信號采集模塊接口與信號采集模塊相連，HMI顯示系統(tǒng)接口與HMI顯示系統(tǒng)相連。為了準(zhǔn)確測量大鉤高度，所述信號發(fā)生模塊的輸入端還連接有絞車滾筒軸。作為一種優(yōu)選，所述信號發(fā)生模塊為高速計(jì)數(shù)模塊。作為一種優(yōu)選，所述HMI顯示系統(tǒng)為人機(jī)界面顯示系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果(I)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉、性能穩(wěn)定，非常適合大規(guī)模推廣使用。(2 )本實(shí)用新型中的PLC控制系統(tǒng)與HML相互作用，在接收到信號采集模塊輸出的信號后，能夠快速進(jìn)處理，即可對大鉤高度進(jìn)行測量，無需另外增加額外高昂的成本。(3)本實(shí)用新型具有良好的擴(kuò)展性，由于信號發(fā)生模塊和信號采集模塊能夠不僅測量高度、同時(shí)還能測量寬度等，因此也能進(jìn)行深度測量以及大鉤上碰下砸的保護(hù)。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型中PLC系統(tǒng)的原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例如圖1所示，該石油鉆機(jī)采用大鉤高度測量系統(tǒng)，包括依次連接的信號發(fā)生模塊、信號采集模塊、PLC控制系統(tǒng)、HMI顯示系統(tǒng)。其中該信號發(fā)生模塊的輸入端上還連接有絞車滾筒軸，所述信號發(fā)生模塊為脈沖編碼器，所述信號采集模塊為脈沖編碼器，該脈沖編碼器為德國倍加福增量式編碼器，型號為RHI90N-0IAK1R61N-1024 ;該信號采集模塊為西門子公司生產(chǎn)的高速計(jì)數(shù)模塊，具體型號為6ES7350-1 AH03-0AE0 ;PLC控制系統(tǒng)為西門子PLC控制系統(tǒng)，如圖2所示，該P(yáng)LC控制系統(tǒng)根據(jù)本實(shí)用新型的具體應(yīng)用可包括PLC、均與PLC相連的存儲(chǔ)器、信號采集模塊接口、HMI顯示系統(tǒng)接口，其中信號采集模塊接口與信號采集模塊相連，HMI顯示系統(tǒng)接口與HMI顯示系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型的原理在于脈沖編碼器安裝在鉆機(jī)的絞車滾筒軸上，該絞車滾筒軸上纏繞的鋼絲繩隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大鉤升降，脈沖編碼器隨之輸出與大鉤高度相對應(yīng)的脈沖信號，此脈沖信號進(jìn)入高速計(jì)數(shù)模塊后，PLC控制系統(tǒng)對其處理成大鉤的實(shí)際高度。PLC準(zhǔn)確計(jì)算出大鉤高度值。進(jìn)一步的，所述HMI顯示系統(tǒng)為人機(jī)界面畫面，此時(shí)通過HMI上的技術(shù)清零按鈕對數(shù)值進(jìn)行清零，使該按鈕為綠色，以司鉆選擇的鉆臺(tái)零點(diǎn)為基礎(chǔ)，在最高點(diǎn)拉動(dòng)大鉤，在此過程中將高度分為六段，通過高速計(jì)數(shù)模塊將采集到的技術(shù)脈沖發(fā)送給PLC系統(tǒng)，同時(shí)通過皮尺測量大鉤的實(shí)際高度，PLC系統(tǒng)和HMI系統(tǒng)的配合，根據(jù)高速計(jì)數(shù)模塊的輸出信號和實(shí)際輸入的參數(shù)校正出正確的高度值。如上所述，便可很好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括PLC控制系統(tǒng)，依次連接的信號發(fā)生模塊、信號采集模塊，受PLC控制的HMI顯示系統(tǒng)，其中信號采集模塊的輸出端與PLC控制系統(tǒng)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC控制系統(tǒng)包括PLC、均與PLC相連的存儲(chǔ)器、信號采集模塊接口、HMI顯示系統(tǒng)接口，其中信號采集模塊接口與信號采集模塊相連，HMI顯示系統(tǒng)接口與HMI顯示系統(tǒng)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)生模塊的輸入端還連接有絞車滾筒軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)生模塊為高速計(jì)數(shù)模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述HMI顯不系統(tǒng)為人機(jī)界面顯不系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種石油鉆機(jī)用大鉤高度測量系統(tǒng)，屬于電學(xué)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括PLC控制系統(tǒng)，依次連接的信號發(fā)生模塊、信號采集模塊，受PLC控制的HMI顯示系統(tǒng)，其中信號采集模塊的輸出端與PLC控制系統(tǒng)的輸入端相連。通過上述設(shè)置，本實(shí)用新型便能夠很好的測量大鉤高度，結(jié)構(gòu)簡單、方法易行，適合推廣使用。
文檔編號G01B21/02GK202903164SQ20122063095
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者劉永國, 劉小明, 趙軍民, 張謹(jǐn) 申請人:四川中曼電氣工程技術(shù)有限公司