CN112049600B - 一种泥浆防喷盒控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泥浆防喷盒控制系统，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱、传感器单元、阀组单元和执行机构，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面。可通过司钻房操作触摸屏实现作泥浆防喷盒的所有功能，包括壳体开合、伸缩臂伸缩、立柱旋转。操作界面操作简单，人机交互性强；总线通讯方式解决了多芯线故障点多的问题；控制系统具有手动操作和自动操作功能，保证司钻人员的多种工况需求；泥浆防喷盒伸缩采用模拟量电磁阀控制，并且设计恒速运动的算法，冲击小，安全性高，工作寿命长。
Description
技术领域
本发明属于电气设备控制技术领域，涉及一种泥浆防喷盒控制系统，以及该泥浆防喷盒控制系统的控制方法。
背景技术
在石油钻井起钻作业拆卸钻具时，存于钻具中的泥浆会从钻具卸扣位置喷洒出来，污染钻台环境，影响作业效率。泥浆防喷盒主要用来包裹卸扣位置，防止钻柱中的泥浆喷洒出来。起钻时，钻具卸扣完毕，泥浆防喷盒壳体打开，壳体随着伸缩机构伸出至井口，壳体闭合，吊卡悬持的钻具上提至预定距离，泥浆从卸扣位置喷出至壳体内壁上，顺着壳体内壁从泥浆回收装置中流出，钻具中的泥浆全部流出之后，泥浆防喷盒打开，钻具上提，泥浆防喷盒缩回至原始位置，泥浆防喷盒一个工作流程结束。
目前泥浆防喷盒主要有两种控制方式，一种是人工操作泥浆防喷盒本体的电磁阀手柄进行操作；第二种是将泥浆防喷盒本体控制箱通过多芯线的连接形式集成到自动化钻机的集成控制系统中，采用集成司钻台进行操作。
第一种方式操作工作强度大，安全性差；第二种操作方式要求对原司钻房进行重新系统改造升级成自动化钻机才可以使用，对于老钻机而言，成本过高，并不适用，并且多芯线连接故障点多；目前泥浆盒的伸缩动作控制均为开关量，动作时都存在伸缩臂伸缩过程冲击过大，无法精准定位，速度不平稳的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种泥浆防喷盒控制系统及控制方法，实现远程司钻房触摸屏操作方式来控制泥浆防喷盒，解决了当前泥浆防喷盒伸缩臂冲击过大的现象，人工劳动强度降低。
本发明所采用的技术方案是，一种泥浆防喷盒控制系统，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱、传感器单元、阀组单元和执行机构，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面。
控制箱内部安装有数据采集模块，数据采集模块将采集的数值输送到数据运算处理模块，数据运算处理模块处理接收到的指令和采集到的信号并进行逻辑运算，由指令输出模块进行输出；控制箱内还安装有急停保护模块，急停继电器工作，并清空所有输出命令；通讯模块与数据运算处理模块连接，信号隔离模块包括输入隔离和输出隔离两部分；控制箱内的配电单元为控制柜、电磁阀、传感器以及操控终端设备供电，温度控制模块包含温控器和加热片.
传感器单元包括旋转编码器，旋转编码器安装在旋转马达的齿轮轴上测量旋转马达的旋转角度；传感器单元的压力传感器安装在阀组单元的阀块进油口上，测量泥浆防喷盒的供油压力；传感器单元的伸缩位移传感器一端安装在立柱下方的法兰上，另外一段安装在伸缩臂与立柱同步的滑块上，输出伸缩油缸的位移信号。
阀组单元包括打开电磁铁和关闭电磁铁，打开电磁铁和关闭电磁铁控制开合油缸的伸缩；阀组单元还包括伸出电磁铁和缩回电磁铁，伸出电磁铁和缩回电磁铁控制伸缩油缸的伸缩；阀组单元的正转电磁铁和反转电磁铁控制旋转马达的正反向旋转。
执行机构包括开合油缸，开合油缸的两端分别与泥浆防喷盒的壳体连接，伸缩油缸的两端分别连接在立柱底座和伸缩臂滑块上；旋转马达固定于立柱底座的旋转机构。
HMI操控显示界面安装在司钻房的司钻台，通过供电通讯复合电缆与控制箱连接，控制泥浆防碰盒，以及显示泥浆防喷盒的实时数据；HMI操控显示界面上带有功能键包括：自动去井口，自动回零位，壳体打开，壳体关闭，伸缩臂伸出，伸缩臂缩回，立柱正转，立柱反转，系统急停，标定；以及设定显示：速度设定、编码器旋转角度、伸缩油缸长度和系统压力；以及各指示灯：编码器故障，伸缩传感器故障，井口指示，零位指示和自动模式。
本发明的特点还在于：
一种泥浆防喷盒控制系统的控制方法，具体包括以下步骤：
步骤1、系统上电并自检；
步骤2、系统模式选择；
步骤3、标定位置，包括零位标定和井口位置标定；
步骤4、控制设备进行操作包括手动操作和自动操作。
步骤1中检测对象包括：急停保护模块是否有信号输入，伸缩位移传感器是否有信号输入，旋转编码器是否有信号输入以及压力传感器的压力信号是否正常。
系统模式选择具体为：在急停保护模块未急停、伸缩位移传感器输入信号正常、旋转编码器的输入信号正常时且无手动信号输入时，系统进入自动模式，任一条件不满足，则默认进入手动操作模式。
步骤4中手动操作包括：壳体打开、壳体关闭；伸缩臂伸出、伸缩臂缩回；立柱正转、立柱反转；自动操作包括：自动去井口、壳体关闭、泥浆泄流和自动回零位。
本发明的有益效果是：
可通过司钻房操作触摸屏实现作泥浆防喷盒的所有功能，包括壳体开合、伸缩臂伸缩、立柱旋转。操作界面操作简单，人机交互性强；总线通讯方式解决了多芯线故障点多的问题；控制系统具有手动操作和自动操作功能，保证司钻人员的多种工况需求；泥浆防喷盒伸缩采用模拟量电磁阀控制，并且设计恒速运动的算法，冲击小，安全性高，工作寿命长。
附图说明
图1是本发明泥浆防喷盒控制系统及控制方法的原理图；
图2是本发明泥浆防喷盒控制系统及控制方法的各部件连接关系图；
图3是本发明泥浆防喷盒控制系统及控制方法的显示界面图；
图4是本发明泥浆防喷盒控制系统及控制方法的的模式选择图；
图5是本发明泥浆防喷盒控制系统及控制方法的的自动去井口流程图；
图6是本发明泥浆防喷盒控制系统及控制方法的的自动回零位流程图；
图7是本发明整体结构图及运动模型示意图。
图中，1.控制箱，2.传感器单元，3.阀组单元，4.HMI操控显示界面，5.液压站，6.执行机构，7.自动去井口，8.自动回零位，9.壳体打开，10.壳体关闭，11.伸缩臂伸出，12.伸缩臂缩回，13.立柱正转，14.立柱反转，15.速度设定，16.系统急停，17.标定，18.编码器旋转角度，19.伸缩油缸长度，20.系统压力，21.编码器故障，22.伸缩传感器故障，23.井口指示，24.零位指示，25自动模式，26.数据采集模块，27.数据运算处理模块，28.指令输出模块，29.急停保护模块，30.通讯模块，31.信号隔离模块，32.配电单元，33、温度控制模块，34.旋转编码器，35.压力传感器，36.伸缩位移传感器，37.打开电磁铁，38.关闭电磁铁，39.伸出电磁铁，40.缩回电磁铁，41.正转电磁铁，42.反转电磁铁，43开合油缸，44.伸缩油缸，45.旋转马达。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种泥浆防喷盒控制系统，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱1、传感器单元2、阀组单元3和执行机构6，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面4，方便司钻人员操作。
如图2所示，控制箱1内部安装有数据采集模块26，数据采集模块26包含两个模块，第一个是DP模块，用来采集编码器的数值,第二个是模拟量输入模块，用来采集压力传感器35和伸缩位移传感器36的数值，数据采集模块26将采集的数值输送到数据运算处理模块27，数据运算处理模块27处理接收到的指令和采集到的信号并进行逻辑运算，由指令输出模块28将运算完毕的马达旋转和伸缩臂伸缩命令进行输出；控制箱1内还安装有急停保护模块29，通过安装于控制箱1面板上的急停硬开关以及HMI操控显示界面4的软按钮急停对系统进行安全保护处理，急停时，急停继电器工作，并清空所有输出命令；通讯模块30采用西门子的交换机，作为备用扩展模块与数据运算处理模块27连接，信号隔离模块31包括输入隔离和输出隔离两部分，输入隔离将伸缩位移传感器36和压力传感器35的信号隔离转化成控制系统可以安全接收的信号，输出信号隔离将指令输出单元与负载隔离开；；控制箱1内的配电单元32包含柜门安装的供电开关、柜内安装的开关电源模块，该电源模块将井厂分电盘提供给泥浆防喷盒的220V AC 50Hz电源化成泥浆防碰盒电控系统可以正常使用的24V DC，为控制柜、电磁阀、传感器以及操控终端设备供电，温度控制模块33包含温控器和加热片，调节柜体内部温度，温度器的输入和输出分别连接220V交流电源和加热片。温控器对柜子内部温度进行实时检测，当检测到柜内温度低于设定温度时，温控器开始将220V电源与加热片导通，加热片开始加热；当温度高于设定温度后，温控器将220V电源与加热片断开，停止加热。
传感器单元2包括旋转编码器34，采用绝对值编码器，旋转编码器34安装在旋转马达45的齿轮轴上测量旋转马达45的旋转角度；传感器单元2的压力传感器35安装在阀组单元3的阀块进油口上，测量泥浆防喷盒的供油压力，司钻人员可以在HMI操控与显示界面4查看该压力，系统内部将该信号采集数值作为一个安全判断标准，当压力过高或者过低时，设备停止指令输出，停止动作，避免危险发生；传感器单元2的伸缩位移传感器36一端安装在立柱下方的法兰上，另外一段安装在伸缩臂与立柱同步的滑块上，输出伸缩油缸44的位移信号。
阀组单元3包括打开电磁铁37和关闭电磁铁38，打开电磁铁37和关闭电磁铁38控制开合油缸43的伸缩；阀组单元3还包括伸出电磁铁39和缩回电磁铁40，伸出电磁铁39和缩回电磁铁40控制伸缩油缸44的伸缩；阀组单元3的正转电磁铁41和反转电磁铁42控制旋转马达45的正反向旋转。
打开电磁铁37，通电吸合，液压油通过该电磁阀驱动开合油缸43伸出，壳体打开；关闭电磁铁38，通电吸合，液压油通过该电磁阀驱动开合油缸43缩回，壳体关闭；伸出电磁铁39，通电吸合，液压油通过该阀驱动伸缩油缸44缩回，伸缩臂伸出；缩回电磁铁40，通电吸合，液压油通过该阀驱动伸缩油缸44伸出，伸缩臂缩回；正转电磁铁41，通电吸合，液压油通过该阀驱动旋转马达45正转，泥浆防喷盒正转；反转电磁铁42，通电吸合，液压油通过该阀驱动旋转马达45反转，泥浆防喷盒反转。
执行机构6包括开合油缸43，开合油缸43的两端分别与泥浆防喷盒的壳体连接，开合油缸43伸出时，壳体打开，开合油缸43缩回时，壳体关闭；伸缩油缸44的两端分别连接在立柱底座和伸缩臂滑块上，伸缩油缸44伸出时，伸缩臂缩回，伸缩油缸44缩回时，伸缩臂伸出；旋转马达45固定于立柱底座的旋转机构，旋转马达45正转时，带动立柱正转，旋转马达45反转时，带动立柱反转。
如图3，HMI操控显示界面4安装在司钻房的司钻台，通过供电通讯复合电缆与控制箱1连接，控制泥浆防碰盒，以及显示泥浆防喷盒的实时数据；HMI操控显示界面4上带有功能键包括：自动去井口7，自动回零位8，壳体打开9，壳体关闭10，伸缩臂伸出11，伸缩臂缩回12，立柱正转13，立柱反转14，系统急停16，标定17；以及设定显示：速度设定15、编码器旋转角度18、伸缩油缸长度19和系统压力20；以及各指示灯：编码器故障21，伸缩传感器故障22，井口指示23，零位指示24和自动模式25。
操作功能如下：
按下自动去井口7，泥浆防喷盒执行自动去井口命令，完成相应动作；按下自动回零位8，泥浆防喷盒执行自动回零位命令，完成相应动作；按下壳体打开9、壳体打开；按下壳体关闭10，壳体关闭；按下伸缩臂伸出11，伸缩臂伸出；按下伸缩臂缩回12，伸缩臂缩回；按下立柱正转13，立柱正转；按下立柱反转14，立柱反转；速度调节15，可输入0.5-1.0之间的数值，代表伸缩臂的伸缩速度为0.5-1.0m/s；系统急停16，按下去之后，该按钮变成红色，指令输出模块28输出急停信号至急停保护模块29，整个系统急停，所有指令停止输出，所有电磁阀失电，整机停止动作。控制箱1上急停按钮拍下急停时，系统急停按钮15变红，所有指令停止输出，所有电磁阀失电，整机停止动作；标定17，泥浆防喷盒伸出到井口位置，同时按下该按钮和壳体打开按钮5s，系统采集当前的伸缩臂油缸位移信号和编码器信号，作为井口位置标定信号、泥浆防喷盒缩回到初始位置，同时按下该按钮和壳体关闭按钮5s，系统采集当前的伸缩臂油缸位移信号和编码器信号，将此时的两个信号作为初始零位标定信号。
显示功能如下所示：编码器旋转角度18，实时显示旋转编码器采集数值；伸缩油缸长度19，实时显示伸缩臂油缸位移信号；系统压力20，实时显示液压系统压力数值；编码器故障21，该指示灯为绿色时，说明编码器通讯、信号正常，当该指示灯为红色时，说明编码器故障；伸缩位移传感器故障22，该指示灯为绿色时，说明该传感器信号正常，当该指示灯为红色时，说明传感器故障；井口指示23，该指示灯为绿色时，说明泥浆防碰盒壳体已经到达井口位置，变成灰色时，说明泥浆防喷盒壳体离开了井口位置；零位指示24，该指示灯为绿色时，说明泥浆防碰盒壳体已经到达初始零位，变成灰色时，说明泥浆防喷盒壳体离开了初始零位；自动模式25，在自动去井口或者自动回零位的时候，该指示灯变绿，自动动作执行结束，该指示灯变成灰色。
一种泥浆防喷盒控制系统的控制方法，具体包括以下步骤：
步骤1、系统上电并自检；
步骤2、系统模式选择；
步骤3、标定位置，包括零位标定和井口位置标定；
零位标定：操作泥浆防喷盒伸缩臂完全缩回，操作立柱反转一定角度到预定初始位置，要求在该位置时，在井口工作的设备正常操作时不会与泥浆防喷盒干涉，此时同时按下HMI人机操控与显示界面4的标定17和壳体关闭按钮10保持5s之后松开，系统采集当前的伸缩位移传感器36的位移信号和旋转编码器34的角度信号，将采集的两个信号作为初始零位标定信号分别记录为IntSet1和IntSet2，标定结束后，零位指示24闪烁三秒，表示零位标定成功。
井口位置标定：操作泥浆防喷盒伸缩臂伸出，操作立柱正转一定角度到井口位置，要求在该位置时，泥浆防喷盒壳体关闭可以紧紧的包裹钻具接头，保证钻具接头卸扣时，泥浆完全喷洒在泥浆防喷盒壳体内壁，不会洒出。此时同时按下HMI人机操控与显示界面4的标定17和壳体打开按钮9并且保持5s之后松开，系统采集当前的伸缩位移传感器36的位移信号和旋转编码器34的角度信号，将采集的两个信号作为井口位置标定信号分别记录为WellSet1和WellSet2，标定结束后，井口指示23闪烁三秒，表示井口位置标定成功。
步骤4、控制设备进行操作包括手动操作和自动操作。
步骤1中检测对象包括：
急停保护模块29是否有信号输入，该急停信号输入包含两个输入部分，一个来自HMI操控显示界面4上面的软急停，另外一个是控制箱1柜门上安装的通过硬线连接的急停开关；
伸缩位移传感器36是否有信号输入，通过数据采集模块26采集伸缩位移传感器36的数据输入，将输入的数字量信号与系统设定的参数范围进行对比，如果信号在范围之间，则认为信号正常，如果信号在范围之外，则认为信号输入异常；
旋转编码器34是否有信号输入，通讯模块30通过Profibus-DP总线采集该旋转编码器的数据信号，将该信号采集发送给数据采集模块25，该模块分析传送过来的信号，查看编码器的数据状态位是否正常，如果该数据位正常，则认为编码器输入信号正常，在编码器损坏或者断线的情况下，该数据状态位异常，则认为编码器输入信号异常。
压力传感器35的压力信号是否正常，通讯模块30通过硬线采集压力传感器35的信号，作为泥浆防喷盒的一个参数显示，给司钻人员提供参考。
如图4，系统模式选择具体为：在急停保护模块29未急停、伸缩位移传感器25输入信号正常、旋转编码器34的输入信号正常时且无手动信号输入时，系统进入自动模式，任一条件不满足，则默认进入手动操作模式，此时自动去井口、自动回零位均失效。
如图3，步骤4中手动操作包括：壳体打开、壳体关闭；伸缩臂伸出、伸缩臂缩回；立柱正转、立柱反转；具体的：
壳体打开：按下HMI人机操控与显示界面4上的壳体打开9，打开电磁铁37通电，此时液压油通过该阀驱动开合油缸43伸出，带动壳体打开。松开打开按钮9，打开电磁铁37失电，开合油缸43停止伸出，壳体停止动作。
壳体关闭：按下HMI人机操控与显示界面4上的壳体关闭10，关闭电磁铁36通电，此时液压油通过该阀驱动开合油缸43缩回，带动壳体关闭。松开HMI人机操控与显示界面4上的壳体关闭10，关闭电磁铁38失电，开合油缸43停止缩回，壳体停止动作。
伸缩臂伸出：按下HMI人机操控与显示界面4上的伸缩臂伸出11，伸出电磁铁39通电，此时液压油通过该阀驱动伸缩臂油缸43缩回，带动伸缩臂伸出。松开HMI人机操控与显示界面4上的伸缩臂伸出11，伸出电磁铁39失电，伸缩油缸44停止缩回，伸缩臂停止动作。
伸缩臂缩回：按下HMI人机操控与显示界面4上的伸缩臂缩回12，缩回电磁铁40通电，此时液压油通过该阀驱动伸缩臂油缸43伸出，带动伸缩臂缩回。松开HMI人机操控与显示界面4上的伸缩臂缩回12，缩回电磁铁40失电，伸缩油缸44停止伸出，伸缩臂停止动作。
立柱正转：按下HMI人机操控与显示界面4上的立柱正转13，正转电磁铁41通电，此时液压油通过该阀驱动旋转马达45正转，带动立柱正转。松开HMI人机操控与显示界面4上的立柱正转13，正转电磁铁41失电，旋转马达45停止正转，立柱停止动作。
立柱反转：按下HMI人机操控与显示界面4上的立柱反转14，反转电磁铁42通电，此时液压油通过该阀驱动旋转马达45反转，带动立柱反转。松开HMI人机操控与显示界面4上的立柱反转14，反转电磁铁42失电，旋转马达45停止反转，立柱停止动作。
自动操作包括：自动去井口、壳体关闭、泥浆泄流和自动回零位，具体的：
如图5，自动去井口：系统检测通讯正常、急停未触发、编码器正常、伸缩传感器正常时，可以进行自动模式的操作。此时按下HMI人机操控与显示界面4上的自动去井口7，控制系统执行自动去井口的流程：正转电磁铁41通电，液压油通过该阀驱动旋转马达45正转，带动立柱正转，在旋转编码器测得此时的编码器信号到达井口标定位置旋转编码器的WellSet2时，正转电磁体40失电，停止旋转；伸出电磁铁39通电，液压油通过该阀驱动伸缩油缸44缩回，带动伸缩臂伸出，同时打开电磁铁36通电，液压油通过该阀驱动开合油缸43伸出，带动壳体打开。在伸缩位移传感器测得此时的伸缩臂位移信号达到井口标定位置伸缩位移传感器的WellSet1时，伸出电磁铁38失电，打开电磁铁36失电。此时整个自动去井口的动作流程结束，同时井口指示22变成绿色，标识泥浆防喷盒到达井口。
壳体关闭：泥浆防喷盒自动到达井口位置，司钻人员确认设备到达预定位置，且可以安全操作时，按下HMI人机操控与显示界面4上的壳体关闭10，此时壳体关闭电磁铁38通电，液压油通过该电磁阀驱动开合油缸缩回，带动壳体关闭，人工确认关闭后，松开壳体关闭按钮10，壳体关闭。
泥浆泄流：壳体关闭之后，钻具卸扣，泥浆泄流。该流程无需操作泥浆防喷盒。
如图6，自动回零位：司钻观察泥浆泄流结束之后，在系统检测通讯正常、急停未触发、编码器正常、伸缩传感器正常时，可以进行自动模式的操作。此时按下HMI人机操控与显示界面4上的自动回零位8按钮，控制系统执行自动回零位的流程：打开电磁铁37通电并且持续2s，液压油通过该电磁阀驱动开合油缸43打开，壳体打开，1s之后该电磁阀失电，动作结束,此时壳体处于打开状态；缩回电磁铁40通电，液压油通过该电磁阀驱动伸缩油缸44伸出，带动伸缩臂缩回，在伸缩位移传感器测得此时的伸缩臂位移信号达到零位标定位置伸缩位移传感器的IntSet1时，缩回电磁铁39失电，伸缩臂油缸43停止伸出，伸缩臂停止缩回；反转电磁铁42通电，液压油通过该阀驱动旋转马达45反转，带动立柱反转转，在旋转编码器测得此时的编码器信号到达零位标定位置旋转编码器的IntSet2时，反转转电磁阀41失电，立柱停止旋转。此时整个自动去回零位的动作流程结束，同时零位指示22变成绿色，标识泥浆防喷盒到达零位。
如图7所示，整个伸缩臂结构为平行四边形形式的支架连接，伸缩油缸44将竖直方向上的位移转化为壳体水平方向上的运动，驱动伸缩油缸44的伸出电磁铁39和缩回电磁铁40采用模拟量调节。
设定伸缩油缸44的伸缩速度为V0，伸缩臂支架中C点的水平速度为V2，壳体部分D点的的水平伸缩速度为V3，伸缩位移传感器36的长度与AB等长为L1(伸缩油缸位移传感器壳体的长度与的当前传感器伸出长度之和),BC连杆的长度为L2，θ为伸缩臂与立柱之间的夹角计算方法如下：
伸缩油缸在竖直方向上的速度V0，经过正交分解在BC连杆方向上的速度矢量为V0＝V1cosθ；
将连杆BC在BC方向上的速度V1，经过正交交分解得出C点在水平方向上的速度矢量V2为V2＝V1sinθ；
根据伸缩臂的机械比例得出壳体部分的速度为V3＝2V2；
由此可以得出这种伸缩臂为平行四边形结构的泥浆防喷盒伸缩油缸在竖直方向运动的速度V0与壳体水平运动方向的V3的速度关系为
V3＝2V0sinθ/cosθ；
经过计算得出如下公式
根据上述公式可以看出，当壳体伸缩速度匀速伸出时，即V3为恒定数值时，伸缩臂油缸的速度V0满足以下算法要求
其中K比例系数，是一个可调整的常数，L2为常数，L1为伸缩位移传感器测得的实时位移数值。可以根据使用需求在HMI操控显示界面4中的速度调节15进行参数输入。
控制系统处理输入单元的伸缩臂的操作命令和伸缩信号，实时采集伸缩位移信号，并且接收伸缩速度设定15传回来的数值05-1.0m/s，在数据运算处理模块中，根据计算设定值，伸缩位移数值，调用上述算法函数，计算出对应的输出数值，通过数指令输出模块28的AO输出单元输出0-10V DC电压信号给放大器，放大器将该信号处理后输出给电磁阀可以使用的电流信号驱动模拟量电磁阀动作，实时调节校正伸缩油缸的速度，保证壳体的匀速伸缩，减小冲击。
可通过司钻房操作触摸屏实现作泥浆防喷盒的所有功能，包括壳体开合、伸缩臂伸缩、立柱旋转。操作界面操作简单，人机交互性强；总线通讯方式解决了多芯线故障点多的问题；控制系统具有手动操作和自动操作功能，保证司钻人员的多种工况需求；泥浆防喷盒伸缩采用模拟量电磁阀控制，并且设计恒速运动的算法，冲击小，安全性高，工作寿命长。
Claims (1)
1.一种泥浆防喷盒控制系统的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、系统上电并自检；
所述步骤1中检测对象包括：急停保护模块(29)是否有信号输入，伸缩位移传感器(36)是否有信号输入，旋转编码器(34)是否有信号输入以及压力传感器(35)的压力信号是否正常；
步骤2、系统模式选择；
系统模式选择具体为：在急停保护模块(29)未急停、伸缩位移传感器(25)输入信号正常、旋转编码器(34)的输入信号正常时且无手动信号输入时，系统进入自动模式，任一条件不满足，则默认进入手动操作模式；
步骤3、标定位置，包括零位标定和井口位置标定；
步骤4、控制设备进行操作包括手动操作和自动操作；
所述步骤4中手动操作包括：壳体打开、壳体关闭；伸缩臂伸出、伸缩臂缩回；立柱正转、立柱反转；自动操作包括：自动去井口、壳体关闭、泥浆泄流和自动回零位；
泥浆防喷盒控制系统，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱(1)、传感器单元(2)、阀组单元(3)和执行机构(6)，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面(4)，所述控制箱(1)内部安装有数据采集模块(26)，数据采集模块(26)将采集的数值输送到数据运算处理模块(27)，数据运算处理模块(27)处理接收到的指令和采集到的信号并进行逻辑运算，由指令输出模块(28)进行输出；控制箱(1)内还安装有急停保护模块(29)，急停继电器工作，并清空所有输出命令；通讯模块(30)与数据运算处理模块(27)连接，信号隔离模块(31)包括输入隔离和输出隔离两部分；控制箱(1)内的配电单元(32)为控制柜、电磁阀、传感器以及操控终端设备供电，温度控制模块(33)包含温控器和加热片，所述传感器单元(2)包括旋转编码器(34)，旋转编码器(34)安装在旋转马达(45)的齿轮轴上测量旋转马达(45)的旋转角度；传感器单元(2)的压力传感器(35)安装在阀组单元(3)的阀块进油口上，测量泥浆防喷盒的供油压力；传感器单元(2)的伸缩位移传感器(36)一端安装在立柱下方的法兰上，另外一段安装在伸缩臂与立柱同步的滑块上，输出伸缩油缸(44)的位移信号，所述阀组单元(3)包括打开电磁铁(37)和关闭电磁铁(38)，打开电磁铁(37)和关闭电磁铁(38)控制开合油缸(43)的伸缩；阀组单元(3)还包括伸出电磁铁(39)和缩回电磁铁(40)，伸出电磁铁(39)和缩回电磁铁(40)控制伸缩油缸(44)的伸缩；阀组单元(3)的正转电磁铁(41)和反转电磁铁(42)控制旋转马达(45)的正反向旋转，所述执行机构(6)包括开合油缸(43)，开合油缸(43)的两端分别与泥浆防喷盒的壳体连接，伸缩油缸(44)的两端分别连接在立柱底座和伸缩臂滑块上；旋转马达(45)固定于立柱底座的旋转机构，所述HMI操控显示界面(4)安装在司钻房的司钻台，通过供电通讯复合电缆与控制箱(1)连接，控制泥浆防碰盒，以及显示泥浆防喷盒的实时数据；HMI操控显示界面(4)上带有功能键包括：自动去井口(7)，自动回零位(8)，壳体打开(9)，壳体关闭(10)，伸缩臂伸出(11)，伸缩臂缩回(12)，立柱正转(13)，立柱反转(14)，系统急停(16)，标定(17)；以及设定显示：速度设定(15)、编码器旋转角度(18)、伸缩油缸长度(19)和系统压力(20)；以及各指示灯：编码器故障(21)，伸缩传感器故障(22)，井口指示(23)，零位指示(24)和自动模式(25)。
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