CN109854223A - 一种自动化控制装置 - Google Patents

Abstract

一种自动化控制装置，其特征是：包括控制计算机、触摸操作屏、PLC可编程控制器、用于采集各变频主电机及自动送钻变频电机运行参数及钻机工况数据的各类数字传感器、对钻井过程中由PLC采集的钻井参数归档保存的钻井参数显示屏、现场总线主干线、现场总线分支线。所述数字化交流变频电驱动钻机控制装置还包括远程计算机及打印机，远程计算机通过Internet网与控制室计算机进行点对点连接。本发明实现了全过程数字控制，最大限度地提高钻机时效、增强设备运行的可靠性。司钻室触摸操作屏、钻机参数显示屏、工业监控显示屏组成的数字化司钻操作台，具有界面友好，操作简单可靠，显示信息量大的优点。

Description

一种自动化控制装置

技术领域

本发明属于自动化技术领域，具体地说是一种自动化控制装置。

背景技术

交流变频电驱动钻机的传动控制主要是进行绞车速度、转盘扭矩、泥浆泵 泵压、自动送钻电机的速度和扭矩的控制。现有技术交流变频电驱动石油钻机是局部使用交流变频电机，整套钻机中只用少量的数字信号，完成不了整机数字化自动控制，各控制单元采用分散独立控制，在井场司钻控制室设有控制台，无法实现远程控制。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题和不足，提供一种结构简单、使用方便的自动化控制装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种自动化控制装置，其特征是：包括控制计算机、触摸操作屏、PLC可编程控制器、用于采集各变频主电机及自动送钻变频电机运行参数及钻机工况数据的各类数字传感器、对钻井过程中由PLC采集的钻井参数归档保存的钻井参数显示屏、现场总线主干线、现场总线分支线，所述各类数字传感器信号线串接在现场总线分支线上，PLC可编程控制器、触摸操作屏、钻井参数显示屏、各变频器控制线通过总线接口连接在现场总线主干线上，控制室计算机通过计算机接口与PLC可编程控制器连接，控制室计算机连接有打印机。所述数字化交流变频电驱动钻机控制装置还包括远程计算机及打印机，远程计算机通过Internet网与控制室计算机进行点对点连接。

本发明的有益效果是：本发明实现了对绞车滚筒、转盘、泥浆泵、自动送钻的全过程数字控制，最大限度地提高钻机时效、增强设备运行的可靠性。司钻室触摸操作屏、钻机参数显示屏、工业监控显示屏组成的数字化司钻操作台，使司钻人员操作更方便可靠，提高了给定信号的可视性和精度， 具有界面友好，操作简单可靠，显示信息量大的优点。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

一种自动化控制装置，其特征是：包括控制计算机、触摸操作屏、PLC可编程控制器、用于采集各变频主电机及自动送钻变频电机运行参数及钻机工况数据的各类数字传感器、对钻井过程中由PLC采集的钻井参数归档保存的钻井参数显示屏、现场总线主干线、现场总线分支线，现场控制室内安装有PLC可编程控制器，控制室计算机、触摸显示屏，司钻室安装触摸操作屏、钻井参数显示屏、工业监控显示屏，PLC可编程控制器、触摸操作屏、钻井参数显示屏、各变频器控制线分别通过总线接口连接在现场总线主干线上，安装在电气控制房的控制绞车电机、转盘电机、泥浆泵电机、自动送钻电机的各变频器分别连接在现场总线主干线上，采集各变频电机的电流、电压、频率、扭矩、绞车滚筒转速、绞车盘式刹车压力、游车速度、转盘扭矩、泥浆泵泵压、自动送钻电机扭矩等数据的各类数字传感器的信号线串接在现场总线分线上；控制室计算机通过RS485接口与PLC可编程控制器连接，控制室计算机利用现场网线、电话线或卫星网络通过Internet网与远程计算机进行点对点连接，实施远程管理、监控。

本发明的工作原理为本发明以PLC可编程控制器为核心，以现场总线Profihs -DP作为通讯方式将通过各类传感器采集的各变频电机的运行参数及钻机工况数据信息进行分析、判断、精确计算并与设定值对比后，其控制程序发出指令信号作为变频器的给定，变频器按照PLC输出的给定参数值控制各变频电机工作，使变频电机以设定的参数驱动绞车滚筒、转盘、泥浆泵、自动送钻工作，实现设定的电流、电压、扭矩、速度、泵压、位置等输出。触摸操作屏、钻井参数显示屏与可编程控制器通过RS485或RS232C总线接口连接在现场总线主干线上，作为人机晃面和操作终端，通过PLC可编程控制器实现显示、参数设置、发送指令等功能。

(1)绞车的控制：PLC通过采集变频主电机的运行和滚筒的悬重等数字化信号，判断起钻工况或下钻工况，计算出游车的位置、速度，通过PLC控制程序发出控制信号，使变频器控制变频主 电机以设定的速度驱动滚筒，实现绞车起下钻合理的功率利用和工作时效。

(2)转盘和泥浆泵的控制：钻进时，PLC通过分别采集转盘和泥浆泵的变频主电机的运行参数，计算转盘转速、转矩和泥浆泵泵压、泵冲，并在触摸屏上显示。PLC控制程序发控制信号，使变频器控制 浆泵的变频主电机的运行参数可实现两台以上泥浆泵电机负载垧衡。PLC通过编制的程序可设定转盘扭矩，控制转盘变频主电机的运行参 数，使扭矩动态工作在设定范围。当出现异常情况，扭矩超过最大设定值时，PLC控制电机停止，实现过扭矩保护。

(3)自动送钻控制：PLC通过采集自动送钻变频电机的电压、电流、频率和死绳指重、滚筒编码器的信号，通过对钻压、钻速、转盘扭矩、转盘转速、泵压、游车高度等参数的监测，进行钻井信息的采集，再通过计算机控制自反馈系统调整控制，实现对绞车盘刹的匀速控制，进行自动送钻。

(4) 远程计算机与控制室计算机通过In.temet网进行点对点连接，可在远方进行监测、参数设定、故障诊断、数据分析、数据存储、打印。

(5)钻井参数显示屏：采用触摸式显示器，对钻井过程中由PLC 采集的一些重要的钻井参数诸如悬重、钻压、泵压、泵冲、立管压力、液压猫头压力、出口排量，转盘扭矩参数，故障报警等信息进行实时 显示并归档保存，为以后的钻井资料分析提供依据。

(6)控制室计算机通过RS485接口与PLC可编程控制器连接，对控制装置工作状态进行监控，存储重要技术数据，通过打印机接口 可打印所需的数据。

(7)触摸操作屏：采用触摸式显示器，替代传统的以转换开关 及手轮组成的司钻台，使司钻人员操作更方便可靠，提高了给定信号的可视性和精度，给予司钻人员更多的操作提示信息，使司钻对目前各种设备的运行状态一目了然，对目前设备的各种给定直接以数字方式通过总线通讯给定，还可对一些易忽略的操作细节以对话的方式提醒司钻进行及时正确的操作。

Claims (2)

1.一种自动化控制装置，其特征是：包括控制计算机、触摸操作屏、PLC可编程控制器、用于采集各变频主电机及自动送钻变频电机运行参数及钻机工况数据的各类数字传感器、对钻井过程中由PLC采集的钻井参数归档保存的钻井参数显示屏、现场总线主干线、现场总线分支线，所述各类数字传感器信号线串接在现场总线分支线上，PLC可编程控制器、触摸操作屏、钻井参数显示屏、各变频器控制线通过总线接口连接在现场总线主干线上，控制室计算机通过计算机接口与PLC可编程控制器连接，控制室计算机连接有打印机；所述数字化交流变频电驱动钻机控制装置还包括远程计算机及打印机，远程计算机通过Internet网与控制室计算机进行点对点连接。

2.根据权利要求1所述的自动化控制装置，其特征是：所述PLC可编程控制器、触摸操作屏、钻井参数显示屏、各变频器控制线通过总线接口连 接在现场总线主干线上，控制室计算机通过计算机接口与PLC可编程控制器连 接，控制室计算机连接有打印机。