基于PLC与Labview的三牙轮钻头性能检测系统研究.pdf

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1、第23卷第4期机电产品开发与剀崭V01．23。No．4呈Q!Q生Z旦坐：!!竺竺竺!苎!!!!：!!!!!!!竺竺!!!!!苎!!竺!!型!型!!!：!!堕：!墨旦!Q：文章编号：1002—6673(2010)04—130-03基于PLC与Labview的三牙轮钻头性能检测系统研究李斌，吴蔚娓(西南石油大学机电工程学院，四川成都610500)摘要：针对现有的三牙轮钻头性能检测试验装置数据采集系统不稳定等情况，研究设计了钻头性能检测试验装置的监控系统。本监控系统分为操作控制部分、动态数据采集部分以及数据监控软件部分。操作控制

2、部分采用可编程控制器$7200来实现；数据监控软件部分用图形化语言Labview实现。全方位的监控三牙轮钻头检测试验过程的钻速、钻压、钻头进尺等参数，获得准确有效的试验数据，对三牙轮钻头的参数优化设计具有非常重要的意义。关键词：三牙轮钻头；监控；可编程控制器；Labview中图分类号：TP27文献标识码：Adoi：10．39691i．issn．1002—6673．2010．04．052TheTestSystemofThree-coneDrill'sPerformanceontheBasicofPLCandLabviewLI

3、Bin．WU矽ei一形ei(SouthwestPetroleumUniversity，ChengduSichuan610500，China)Abstraction：Fortheexistingthree—conebitperformancetestingtestdevicedataacquisitionsysteminstability，etc．，researchanddesignofthebitcapacitytestdevicemonitoringsystem．Operationalcontrolofthemonito

4、ringsystemisdividedintoparts，dynamicdataacquisitioncomponentsanddatamonitoringsoftware．OperationcontrolpartadoptsSiemensPLC$7200toachieve；datamonitoringsoftwareportionofthegraphichnguageusedLabviewtoachieve．Comprehensivemonitoringofthree—conedrill—testingtheproces

5、sofdrillingspeed，press，footageandotherparameterstoobtainaccurateandvalidtestdata，thethree—conedrillbitdesignparameteroptimizationisveryimportantsignificance．Keywords：three—conebit；monitor；PLC；hbview0引言本文针对国内钻头性能检测试验操作安全系数低、数据采集精度不高、数据采集不完整等情况，研制了一套专用于三牙轮钻头性能检测试验的监

6、测控制系统。此系统主要包括：动态数据采集部分、操作控制部分以及数据监控软件部分。1动态数据采集部分钻头是石油钻井的重要工具，其工作性能的好坏将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本。主要采集的动态数据有：钻杆转速、钻杆扭矩、钻头进尺、牙轮转速、钻压、液压系统压力、液压系统油温等。收稿日期：2010—04—06作者简介：李斌(1963-)，男，四川南充人，副教授，博士研究生。主要从事机电一体化技术、机械动力学厦仿真方面的研究工作。130(1)钻杆转速和扭矩：电机的输出轴通过2个联轴器、扭矩传感器和转盘连接。通过检测电机的转速和

7、扭矩来计算转盘的转速和扭矩。钻杆和转盘连接即能随时监测钻杆的转速和扭矩。根据井场的现场数据得出钻头的扭矩最大不会超过6000N·m．试验装置选择的电机正常工作的最大转速为1200．额定扭矩为1572N·m，因此选择的扭矩传感器的量程为：转速为1200r／min、扭矩为7000N·m、电源电压为24VDC±10％、输出为0～5V。(2)钻头迸尺：钻头进尺通过检测试验过程中主油缸的位移来实现。主油缸的行程为800ram，因此位移传感器测量次行程为1m的拉绳位移传感器。输入电压为10～30V．输出电流为4，20mA，全程精度为2

8、％。。(3)牙轮转速：由于在试验过程中三牙轮钻头的牙轮运动较为复杂，各个牙轮转动方向也不同。目前市场上没有合适的检测钻头牙轮转速的传感器，因此我们自制了一套转速测试仪，在各个牙轮上贴上铜片，通过牙轮转速仪来采集脉冲量，与时间的比值即得到牙轮的转速。·测试与控制·(4)钻压：为了准确的测得三牙轮钻头试验过