基于PLC的石油钻机自动控制系统与控制方法研究

《基于PLC的石油钻机自动控制系统与控制方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com基于PLC的石油钻机自动控制系统与控制方法研究陈春霞基于PLC的石油钻机自动控制系统与控制方法研究ResearchofOilDrillingRig’SAutomaticControlSystemandControlMethodBasedonPLC陈春霞(中关合资四机赛瓦石油钻采设备有限公司，湖北荆州434024)[摘要】随着石油钻井工艺和_T-作环境日趋复杂，原有的人工澡作、控制机构相互独立、分散控制的钻机控制系统已经不能满足需要。借助于计算机技术、现场总线技术、传感器技术和可编程控制器技术的发展．各种石油钻机自动控制系统应运而生。提出了一种石油钻机自

2、动控制系统，它能够实现绞车、自动送钻、转盘、泥浆泵等的集中控制，便于动态、精确地自动控制钻井作业过程．并给出了系统总体目标、架构及功能模块阐述了开发技术及其有益效果。[关键词】石油钻机；自动控制；集中监控；PLC[中图分类号】TM932[文献标识码]A术_2_，研制成功了石油钻机自动控制系统．并给引言出了具体实现方法。常规石油钻机控制由气路控制系统、液压控1钻机自动控制系统设计制系统和电气控制系统构成，通过人工操作设置在司钻房的控制台实现所有监控，各控制机构相1．1总体目标互独立，控制分散。司钻控制台安装有大量的元设计一套全fI动石油钻机自动控制系统，实器件，这些元器件通过大量的液气管件

3、和插头实现对绞车、自动这钻、转盘、泥浆泵的集中控制，现连接，当任意一个元件发生故障就会引起整个便于动态、精确地自动控制钻井作业过程，并为设备的运行不正常，甚至引发事故。而且分立元操作人员提供良的作业环境和办公环境器件的安装、连接费时费力，管路繁乱、纵横交1．2系统配置方案错、拆装不便，存在运行故障率高、调试困难、1．2．1总体架构司钻操作繁琐、容易误操作等诸多问题⋯。钻机自动控制系统总体结构见图1所示，系计算机技术、现场总线技术、传感器技术及统通过现场总线将可编程控制器、石油钻机气控、可编程控制技术的快速发展为钻机自动控制系统液控回路的各类阀岛、采集石油钻机工况数据信的研制提供了条件。如

4、何实现集中控制、简化操息的各类数字传感器、HMI操作屏、钻井参数显作及降低劳动强度是目前石油钻机控制系统面临示屏连接在一起，构成了数字化控制及操作装置。的挑战之一。本文基于PLC可编程逻辑控制器技使司钻人员的操作更方便可靠，提高了给定信号一1S一学兔兔www.xuetutu.com《仪器仪表与分析监测》2014年第2期的可视性和精度．给予司钻人员更多的操作提示现场总线的形式将各控制量输出到各执行机构。信息；控制室计算机(PC)可进行实时数据监测5)模拟量输出模块：输出模拟量信号到相应和打印，对数据进行回放和存储：远程计算机可的执行机构。在远方进行监测、故障诊断、数据存储及打印；6)数字量

5、输出模块：输出各种控制信号和报PLC控制器及远程输入／输出单元的冗余配置使系警信号，如绞车的启／停、滑润油压低等。统控制更可靠【3J。7)数据管理模块：负责系统的数据存储和管理、故障诊断和分析。AN08)实时监控模块：实时监控模块是系统的重ANlDIO．DI5要部分，它是人机交互的入口，主要完成如下几AN2D0O．DO2个功能：①数据显示，实时监控模块跟计算机控AN3PLCAN4制模块通讯，读取重要参数并加以显示；②参数AN5修改，在实时监控模块上进行传感器校准参数的修改，并可根据工艺要求输人本次作业所需的作COMTXRX业参数；③发出命令，在实时监控模块上发出各图1钻机自动控制系统总体

6、架构图种作业命令_4l。1．2．2功能模块2钻机自动控制方法研究系统功能模块如图2所示，由8个部分构成。钻机自动控制系统覆盖全方位的钻机控制需钻机自动控制系统求，在司钻操作控制层面整合了泥浆泵、顶驱、转盘、绞车、发电分配机组的控制和辅助设备控制，全面满足陆地、海洋钻机作业的控制需求。羹lllllI萋Il蓁Il蓁ll实模时控块jl盏先进的钻机系统还包含通过内部通讯接口机制监控所有钻机系统部件，所有的部件都由司钻房中图2系统功能模块图的操控杆和触摸屏集中监控。钻机自动控制系统1)网络通讯模块：可编程控制器以现场总线如图3所示方式读取绞车、转盘、自动送钻、泥浆泵及发电机组的相关数据，并以通讯方

7、式控制绞车、转盘、钻装置控制lI～奏llf转盘，顶驱控制自动送钻及泥浆泵：可编程控制器以网络通讯方防喷器监控式与数据管理模块及实时监控模块交换数据。钻机自动控制系统司钻控剿室2)模拟量输入模块：模拟量输入模块用来采集中控制网络固控系统Jl￡控集多个传感器的输入的标准模拟信号，并将其转I视频监控系统lll并场通讯系统l换成相应的工程量。’-_________________________________3)数字量输入模块：采集多个阀