基于S7-300型PLC的变频自动送钻系统模糊控制.pdf

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1、2010年第39卷石油矿场机械第4期第24页OILFIELDEQUIPMENT文章编号：1001-3482(2010)04—0024—04基于S7—300型PLC的变频自动送钻系统模糊控制任宏彪，张大志，张勇军(北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京100083)摘要：钻机自动送钻系统的控制对象存在大时滞、非线性和难以建立精确数学模型等问题。提出将模糊控制技术应用于自动送钻。概述了变频自动送钻原理，完成了模糊控制器设计。根据PIC的特点，给出了模糊控制在PIC上的实现方法和基于西门子S7—300PLC的模糊控制器的设计方法。在钻机上试验的结果

2、表明，利用PLC实现模糊控制简单可靠，控制效果良好，能够满足现场生产要求。关键词：自动送钻；模糊控制；可编程逻辑控制器中图分类号：TE928文献标识码：AFuzzyControlofAuto—drillingwithVariableFrequencyDriveUsingS7—300PLCRENHong—biao，ZHANGDa—zhi，ZHANGYong—jun(NationalEngineeringResearchCenterforAdvancedRolling，USTB，Beijing100083，China)Abstract：Theauto

3、—drillingsystemofoilrigshasproblemofthelongtimelagandnonlinearityandtheprecisemathematicmodelthatishardtobuild．Toapplyafuzzy—controlmethodonauto—drillingisproposed．Theprinciplesofauto—drillingwithvariablefrequencydriveandcompletethedesignoffuzzy—controllerwasexplained．Accordi

4、ngtotheprinciplesoffuzzycontrolandthefea—turesofPLC，amethodofrealizingfuzzycontrolbasedonthePLCisproposed，andsuggestsadesignofthefuzzycontrollerbasedonSiemensS7—300PLC．Theeffectivecontrolforauto—drill—inghasbeenrealizedontheexperimentalinstallation．Theexperimentresultsindicat

5、ethatthefuzzycontrolsystemisreliableandefficientinoperatingandthusbetterthanthetraditionalPIDcontrolinperformance．Keywords：autodrilling；fuzzycontrol；PLC自动送钻是指钻机在正常钻进过程中不依靠司常规控制中参数是恒定的，因此对于有大扰动的自钻调节，而是按照钻井工艺要求，通过控制系统自动动送钻系统，控制效果不好。由于模糊控制理论是调节钻压和转盘转速来送进钻具。目前，国内自不需要建立精确模型的控制理论，因

6、此模糊控制在动送钻的钻压控制大多采用PID控制，其控制算法自动送钻领域得到广泛应用L2。在系统的控制效果、快速性、精确性和稳定性方面都近年来，可编程控制器(PLC)已进入了各个领达不到钻进要求。传统的控制方法是以数学公式描域的控制系统]，具有运行可靠、操作简易、开发灵述控制过程，需要给出十分严密和明确的表达式，但活等特点，倍受工控行业的青睐，通过软件编程和扩是自动送钻系统是一个多变量、时变、时滞、非线性展相应功能硬件，可以实现除传统PID控制外的特的系统，很难用一个具体的表达式表示，而且由于在殊控制策略。目前已有一些PLC生产厂商开发出收稿日期：

7、2009—10—30作者简介：任宏彪(1973一)，男，吉林松原人，高级工程师，在职硕士研究生，从事石油钻井设备研究与管理工作，Email：yizuan2000@163．corn。第39卷第4期任宏彪，等：基于s7300型PLC的变频自动送钻系统模糊控制模糊控制功能模块供用户选用，但其价格非常昂贵。为模糊控制器的输入信号，经PLC模糊化、模糊决本研究利用S7—300编程软件，通过梯形图编程语言策、清晰化运算后，输出速度指令，通过Profibus—DP实现对钻压的模糊控制。总线传到变频器，控制交流送钻电机的转速。自动送钻模糊控制原理如图2。1变频恒

8、钻压自动送钻原理钻压S7≮；OO钻压变频自动送钻原理如图1，主要由触摸屏、钻压模输出糊控制PIC、变频器、悬重传感器、速度传感器、送钻电