CN216647150U - 排管自动指梁锁控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种排管自动指梁锁控制系统及其控制方法，包括控制器、数据输出模块和通讯模块，括控制器通过数据输出模块与多个通讯模块连接，通讯模块与多个指梁锁控制器连接，多个指梁锁控制器串联或者并联与通讯模块连接；控制器通过输入模块实现与指梁锁主系统的开关手柄连接，控制器通过ETERNET TCP/IP与上位机PC机连接；控制器还与数据输入模块连接。于MODBUS RTU通讯协议的小型伺服驱动指梁锁系统，将通讯板、伺服驱动器、电机和外部执行指梁部件集成一体，实现了指梁锁定位精准、控制合理、参数设置和报警保护等功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及指梁锁控制领域，尤其是涉及一种排管自动指梁锁控制系统。
背景技术
随着各大油田减员增效的作业要求，目前油田钻修井装备逐渐向配备了自动化工具的自动化钻修井机方向发展。自动排管机器人作为其中重要的自动化工具之一在油田的应用也逐步推开。在实现对高空无人自动化排管控制的过程中，必须将从前手动的指梁锁变成全自动的。目前采用的指梁锁都是硬电缆连接，数据传输量受限制，并且电缆繁多，不便于操作和检查，无法实现在排管自动作业中的快速操作和安全保护。为此，我们设计了一套基于MODBUS RTU通讯协议的小型伺服驱动指梁锁系统，将通讯板、伺服驱动器、电机和外部执行指梁部件集成一体，实现了指梁锁定位精准、控制合理、参数设置和报警保护等功能。
中国专利CN 203658832 U本实用新型涉及一种控制系统，特别涉及一种压缩机单片机联网控制系统。该压缩机单片机联网控制系统，包括若干台压缩机，其特征是：所述压缩机分别通过 RS485 接口的 TA 接点、TB接点和 PE 接点与 Modbus-rtu 通讯协议相连接，Modbus-rtu 通讯协议连接压缩机联控操作台。不能达到群联群控，无法实现对伺服驱动器的位置精确控制。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种排管自动指梁锁控制系统，解决对高空无人自动化排管控制的过程中，必须将从前手动的指梁锁变成全自动的。目前采用的指梁锁都是硬电缆连接，数据传输量受限制，并且电缆繁多，不便于操作和检查，无法实现在排管自动作业中的快速操作和安全保护的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种排管自动指梁锁控制系统，包括控制器、数据输出模块和通讯模块，括控制器通过数据输出模块与多个通讯模块连接，通讯模块与多个指梁锁控制器连接，多个指梁锁控制器串联或者并联与通讯模块连接；
控制器通过输入模块实现与指梁锁主系统的开关手柄连接，控制器通过ETERNETTCP/IP与上位机PC机连接；
控制器还与数据输入模块连接。
优选方案中，通讯模块为MODBUSRTU通讯模块。
优选方案中，指梁锁内部设有通讯卡和编码盘，通讯卡与MODBUSRTU通讯卡连接，通讯卡与编码盘连接，编码盘与指梁锁的伺服驱动器、同步电机、机械执行机构电连接。
本实用新型提供了一种排管自动指梁锁控制系统，将二层台指梁部分原有的多个手动和普通指梁锁止机构和大门栓采用通讯板卡加伺服驱动器驱动直流伺服电机的方式，通过MODBUS通讯全部串联连接，实现集参数自由设置、关键动作保护、安全锁止等功能于一体的指梁锁控制系统。本指梁锁控制系统共设置有三种控制模式：循环访问模式、运行模式和设置模式。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、利用MODBUS网络将所有指梁子站连接，走线布线方便，可实现参数、数据的群联群控。
2、形成独立的指梁锁控制系统，内部数据判断、设定、逻辑等固化，形成统一标准的接口，可与排管主系统方便集成。
3、采用将伺服驱动器、同步电机、编码盘以及机械机构集成包装的形式，能很好与二层台指梁机械部分集成一体。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型专利元器件连接布局图；
图2是本实用新型专利元器件连接局部放大图；
图3是本实用新型控制系统总图；
图4是本实用新型控制系统局部放大图；
图5是本实用新型电路连接局部图；
图6是本实用新型控制系统原理图；
图7是本实用新型控制器运行图。
具体实施方式
实施例1
如图1~7所示，一种排管自动指梁锁控制系统，其特征是：包括控制器、数据输出模块和通讯模块，括控制器通过数据输出模块与多个通讯模块连接，通讯模块与多个指梁锁控制器连接，多个指梁锁控制器串联或者并联与通讯模块连接；
控制器通过输入模块实现与指梁锁主系统的开关手柄连接，控制器通过ETERNETTCP/IP与上位机PC机连接；
控制器还与数据输入模块连接。
优选方案中，通讯模块为MODBUSRTU通讯模块。
优选方案中，指梁锁内部设有通讯卡和编码盘，通讯卡与MODBUSRTU通讯卡连接，通讯卡与编码盘连接，编码盘与指梁锁的伺服驱动器、同步电机、机械执行机构电连接。
通过MODBUS通讯全部串联连接，实现集参数自由设置、关键动作保护、安全锁止等功能于一体的指梁锁控制系统。本指梁锁控制系统共设置有三种控制模式：循环访问模式、运行模式和设置模式。
为实现上述目的，包括控制器、数据输出模块、MODBUS RTU通讯卡1、MODBUS RTU通讯卡2；
左指梁锁1-12号站：包括：通讯卡、伺服驱动器、同步电机、编码盘、机械执行机构；
右指梁锁1-12号站：包括：通讯卡、伺服驱动器、同步电机、编码盘、机械执行机构。指梁系统控制器通过MODBUS RTU通讯，读取24个子站系统的伺服信息位和置信息，发送命令给24个子站系统的通信板卡实现对伺服驱动器的位置精确控制。系统主要包括三大部分：数据设置、伺服控制、安全保护。
参数设置部分包括：锁止位置和打开位置编码器位置参数设置写入，位置信号自检，打开/关闭控制参数设置。包括速度设置、加速度设置，锁止/打开位置目标电流设置。
伺服控制部分主要包括：启动/停止控制，速度给定，故障复位。控制器利用固定循环周期10ms模式对24台指梁锁系统进行实时访问，循环访问模式下，通过功能函数只对位置和反馈数据进行对比，从而实现初始化以及定时的循环检测，判断子站的实时在线情况。
运行模式分为自动运行模式和手动运行模式，控制器根据当前排管的方式进行判断，根据当前系统运行步骤激活指梁锁运行模式，写入打开或者关闭位置参数并启动指梁锁，实时读取指梁锁码盘的位置信息进行对比，从而实现对指梁位置的闭环控制。
设置模式下，主要有上位机系统界面进行指梁基础参数的设置，包括位置参数、运行参数、保护参数写入，实时位置信息、电流信息、故障信息的读取。通过将这3中控制模式分类，进行指梁锁的群联群控，提高控制的实时性，准确性。
实施例2
结合实施例1进一步说明，如图1-7所示，指梁系统控制器通过MODBUS RTU通讯，读取多个个子站系统的伺服信息位和置信息，发送命令给多个个子站系统的通信板卡实现对伺服驱动器的位置精确控制。
控制器控制模式包括循环访问模式、运行模式和设置模式。
循环访问模式利用控制器固定循环周期10ms模式对多台指梁锁系统进行实时访问，循环访问模式下，通过功能函数只对位置和反馈数据进行对比，从而实现初始化以及定时的循环检测，判断子站的实时在线情况。
式运行模式分为自动运行模式和手动运行模式，控制器根据当前排管的方式进行判断，根据当前系统运行步骤激活指梁锁运行模式，写入打开或者关闭位置参数并启动指梁锁，实时读取指梁锁码盘的位置信息进行对比，从而实现对指梁位置的闭环控制。
设置模式下，主要有上位机系统界面进行指梁基础参数的设置，包括位置参数、运行参数、保护参数写入，实时位置信息、电流信息、故障信息的读取。通过将这3中控制模式分类，进行指梁锁的群联群控。
输入系统包括数据设置、伺服控制、安全保护。
参数设置部分包括：锁止位置和打开位置编码器位置参数设置写入，位置信号自检，打开/关闭控制参数设置，包括速度设置和加速度设置，锁止/打开位置目标电流设置。
伺服控制部分主要包括：启动/停止控制，速度给定，故障复位。
安全保护部分包括：控制器对指梁锁系统的运行数据进行监控，通过功能函数对位置和反馈数据进行对比，实时读取指梁锁码盘的位置信息进行对比，出现数据差，控制器进行保护参数写入，锁止位置目标电流设置，停止指梁锁运行。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种排管自动指梁锁控制系统，其特征是：包括控制器、数据输出模块和通讯模块，控制器通过数据输出模块与多个通讯模块连接，通讯模块与多个指梁锁控制器连接，多个指梁锁控制器串联或者并联与通讯模块连接；
控制器通过输入模块实现与指梁锁主系统的开关手柄连接，控制器通过ETERNET TCP/IP与上位机PC机连接；
控制器还与数据输入模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种排管自动指梁锁控制系统，其特征是：通讯模块为MODBUSRTU通讯模块。
3.根据权利要求1所述的一种排管自动指梁锁控制系统，其特征是：指梁锁内部设有通讯卡和编码盘，通讯卡与MODBUSRTU通讯卡连接，通讯卡与编码盘连接，编码盘与指梁锁的伺服驱动器、同步电机、机械执行机构电连接。
Priority Applications (1)
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| CN202123413073.8U CN216647150U (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 排管自动指梁锁控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114326519A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 中石化四机石油机械有限公司 | 排管自动指梁锁控制系统及其控制方法 |
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2021
- 2021-12-31 CN CN202123413073.8U patent/CN216647150U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114326519A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 中石化四机石油机械有限公司 | 排管自动指梁锁控制系统及其控制方法 |
| CN114326519B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-05-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 排管自动指梁锁控制系统及其控制方法 |
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