專利名稱：便攜式鉆井模擬器阻流器控制臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鉆井模擬裝置，特別是涉及一種便攜式鉆井模擬器用阻流器 控制臺。
背景技術：
石油工業(yè)是一種技術密集型行業(yè)，鉆井作業(yè)是石油工業(yè)拿儲量、上產能的重要手 段之一。由于石油鉆井生產條件的限制和井下情況的復雜性，使石油鉆井作業(yè)面臨極大的 風險。為了獲得更好生產效率和經濟效益，減少人為事故的發(fā)生，對鉆井現(xiàn)場操作人員和工 程技術人員的技術技能培訓就顯得十分重要。目前，鉆井操作培訓主要在生產現(xiàn)場進行，由于各種條件和因素的制約，使培訓內 容受到極大的限制，培訓的系統(tǒng)性、培訓效果及培訓人員數(shù)量等都受到極大的影響。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有石油鉆井作業(yè)培訓技術的不足，提供一種基于計 算機仿真技術的便攜式鉆井模擬器用阻流器控制臺，該阻流器控制臺參照鉆井作業(yè)現(xiàn)場的 實際操作流程，對阻流器的操作進行逼真模擬，提升司鉆、隊長的操作水平及對井下復雜情 況的分析判斷能力和處理的能力，縮短培訓周期、提高培訓效果、降低培訓成本。本實用新型的發(fā)明目的是通過以下技術方案實現(xiàn)便攜式鉆井模擬器阻流器控制 臺，它包括機箱和內部控制電路板，機箱的正面包括一個控制面板，控制面板上設有立管壓 力表、套管壓力表、節(jié)流閥開度表、顯示器組、旋鈕組、開關組和帶燈按鈕組，其中，顯示器組 包括泵沖數(shù)顯示器、參數(shù)顯示器A和參數(shù)顯示器B，旋鈕組包括節(jié)流閥速度調節(jié)旋鈕、增大 按鈕A、減小按鈕A、增大按鈕B、減小按鈕B、油門調節(jié)旋鈕和泵沖數(shù)調節(jié)旋鈕，開關組包括 節(jié)流調節(jié)閥開關、泵離合器開關、轉盤離合器開關、貓頭選擇開關和滾筒離合器開關，帶燈 按鈕包括一號帶燈按鈕、二號帶燈按鈕、三號帶燈按鈕、四號帶燈按鈕、五號帶燈按鈕、六號 帶燈按鈕、七號帶燈按鈕、八號帶燈按鈕、十一號帶燈按鈕、十二號帶燈按鈕、十三號帶燈按 鈕、十四號帶燈按鈕、十五號帶燈按鈕、十六號帶燈按鈕、十七號帶燈按鈕和十八號帶燈按 鈕。內部控制電路板由一個單片機及其外圍電路構成，帶燈按鈕組、開關組、增大按鈕 A、減小按鈕A、增大按鈕B和減小按鈕B共二十五個開關量輸入與緩沖器連接，緩沖器的輸 出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機的一個數(shù)據輸入輸出口 ；節(jié)流閥速度調節(jié) 旋鈕、油門調節(jié)旋鈕和泵沖數(shù)調節(jié)旋鈕三個模擬量連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連 接運算放大器A，運算放大器A的輸出連接A/D轉換器，A/D轉換器的輸出連接鎖存器A ；該 輸入輸出口還用作數(shù)據輸出口連接鎖存器B，鎖存器B的輸出分兩路，一路連接D/A轉換器， D/A轉換器的輸出連接運算放大器B，運算放大器B的輸出連接場效應管，場效應管的輸出 分別與立管壓力表、套管壓力表和節(jié)流閥開度表連接，鎖存器B的另一路輸出連接并口，并 口連接泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅動器，泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅動器的輸出分別連接到泵沖數(shù)顯示器、參數(shù)顯示器A和參數(shù)顯示器B ；單片機的另一個數(shù)據輸入輸出口連接并行接口，并行接口連接驅動器，驅動器的輸出與帶燈按鈕組連接；單片機的第三個輸入輸出口的兩位輸出 經鎖存器B連接地址譯碼器，地址譯碼器的輸出分別連接并行接口、D/A轉換器和A/D轉換 器的選中端。泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅動器包括地址緩沖器、數(shù)據緩沖器、比較器、譯碼器、撥碼開 關、數(shù)碼管驅動芯片和數(shù)碼管，地址緩沖器和數(shù)據緩沖器的輸入端均連接到并口，數(shù)據緩沖 器的輸出連接數(shù)碼管驅動芯片，數(shù)碼管驅動芯片輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器、參數(shù)顯示器 A和參數(shù)顯示器B的數(shù)碼管；地址緩沖器輸出分別連接到比較器和譯碼器，比較器的另一 個輸入端連撥碼開關，比較器的輸出連接譯碼器的使能端，譯碼器的一個輸出端連接數(shù)碼 管驅動芯片的寫控制端，譯碼器的另一個輸出端經觸發(fā)器連接數(shù)碼管驅動芯片的模式控制 端。本實用新型的控制程序工作流程大致為系統(tǒng)初始化完成內部控制板上串口、并 口等端口的初始化，以及面板上指示燈幾相關參數(shù)的初始值設定，然后讀入開關量并存入 到內部緩沖器以供從串口將開關狀態(tài)發(fā)送給主控機，讀入A/D結果并存入到內部緩沖器以 供從串口將A/D轉換后的值發(fā)送給主控機，輸出數(shù)據到指示燈，然后單片機以中斷方式接 收主控機命令和數(shù)據，再從并口發(fā)送數(shù)據給顯示控制板，顯示累計泵沖數(shù)、泥漿密度、重漿 體積等相關參數(shù)值，如參數(shù)不符合作業(yè)要求，增大或減小參數(shù)值，然后輸出數(shù)據到D/A用于 控制立管壓力、套管壓力、節(jié)流閥開度等儀表的顯示，再單片機以中斷方式將數(shù)據發(fā)送給主 控機，最后返回，如此循環(huán)。本實用新型的中斷方式接收命令和發(fā)送數(shù)據流程大致為讀取單片機串口 SBuf 的值，如果SBuf = 1則發(fā)送數(shù)據給主控機，否則接收主控機發(fā)送來的命令，然后中斷返回。本實用新型的有益效果是將常規(guī)柴油鉆機控制臺及阻流器控制臺集成在一起， 利用逼真的動畫和聲光技術，讓學員有身臨其境的感受，縮短了培訓周期、提高了培訓效 果、降低了培訓成本。
圖1阻流器控制面板的結構示意圖圖2內部控制電路板與面板上主要部件的連接關系圖圖3泵沖數(shù)顯示器的組成原理圖圖4中斷方式接收命令和發(fā)送數(shù)據流程圖圖5阻流器主控控制程序流程圖圖中，1-控制面板，2-立管壓力表，3-套管壓力表，4-泵沖數(shù)顯示器，5-節(jié)流閥 開度表，6-節(jié)流調節(jié)閥開關，7-節(jié)流閥速度調節(jié)旋鈕，8-—號帶燈按鈕，9-二號帶燈按鈕， 10-三號帶燈按鈕，11-四號帶燈按鈕，12-五號帶燈按鈕，13-六號帶燈按鈕，14-七號帶燈 按鈕，15-八號帶燈按鈕，16-參數(shù)顯示器A，17-增大按鈕A，18-減小按鈕A，19-參數(shù)顯示 器B，20-增大按鈕B，21-減小按鈕B，22- i^一號帶燈按鈕，23-十二號帶燈按鈕，24-十三 號帶燈按鈕，25-十四號帶燈按鈕，26-十五號帶燈按鈕，27-十六號帶燈按鈕，28-十七號帶 燈按鈕，29-十八號帶燈按鈕，30-泵離合器開關，31-轉盤離合器開關，32-貓頭選擇開關， 33-滾筒離合器開關，34-油門調節(jié)旋鈕，35-泵沖數(shù)調節(jié)旋鈕具體實施方式
以下結合附圖進一步描述本實用新型的技術方案如圖1所示，便攜式鉆井模擬器阻流器控制臺，它包括機箱和內部控制電路板，機箱的正面包括一個控制面板1，控制面 板1上設有立管壓力表2、套管壓力表3、節(jié)流閥開度表5、顯示器組、旋鈕組、開關組和帶燈 按鈕組，其中，顯示器組包括泵沖數(shù)顯示器4、參數(shù)顯示器A16和參數(shù)顯示器B19，旋鈕組包 括節(jié)流閥速度調節(jié)旋鈕7、增大按鈕A17、減小按鈕A18、增大按鈕B20、減小按鈕B21、油門調 節(jié)旋鈕34和泵沖數(shù)調節(jié)旋鈕35，開關組包括節(jié)流調節(jié)閥開關6、泵離合器開關30、轉盤離合 器開關31、貓頭選擇開關32和滾筒離合器開關33，帶燈按鈕包括一號帶燈按鈕8、二號帶燈 按鈕9、三號帶燈按鈕10、四號帶燈按鈕11、五號帶燈按鈕12、六號帶燈按鈕13、七號帶燈按 鈕14、八號帶燈按鈕15、十一號帶燈按鈕22、十二號帶燈按鈕23、十三號帶燈按鈕24、十四 號帶燈按鈕25、十五號帶燈按鈕26、十六號帶燈按鈕27、十七號帶燈按鈕28和十八號帶燈 按鈕29。如圖2所示，內部控制電路板由一個單片機及其外圍電路構成，帶燈按鈕組、開關 組、增大按鈕A17、減小按鈕A18、增大按鈕B20和減小按鈕B21共二十五個開關量輸入與緩 沖器連接，緩沖器的輸出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機的一個數(shù)據輸入輸 出口 PO ；節(jié)流閥速度調節(jié)旋鈕7、油門調節(jié)旋鈕34和泵沖數(shù)調節(jié)旋鈕35三個模擬量連接多 路選擇器，多路選擇器的輸出連接運算放大器A，運算放大器A的輸出連接A/D轉換器，A/D 轉換器的輸出連接鎖存器A ；單片機的PO 口還用作數(shù)據輸出口，其輸出連接鎖存器B，鎖存 器B的輸出分兩路，一路連接D/A轉換器，D/A轉換器的輸出連接運算放大器B，運算放大器 B的輸出連接場效應管，場效應管的輸出分別與立管壓力表2、套管壓力表3和節(jié)流閥開度 表5連接，鎖存器B的另一路輸出連接并口，并口連接泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅動器，泵沖數(shù)及 參數(shù)顯示驅動器的輸出分別連接到泵沖數(shù)顯示器4、參數(shù)顯示器A16和參數(shù)顯示器B19 ；單 片機的另一個數(shù)據輸入輸出口 P3連接并行接口，并行接口連接驅動器，驅動器的輸出與帶 燈按鈕組連接；單片機的第三個輸入輸出口 P2的兩位輸出經鎖存器B連接地址譯碼器，地 址譯碼器的輸出分別連接并行接口、D/A轉換器和A/D轉換器的選中端。如圖3所示，泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅動器包括地址緩沖器、數(shù)據緩沖器、比較器、譯 碼器、撥碼開關、數(shù)碼管驅動芯片和數(shù)碼管，地址緩沖器和數(shù)據緩沖器的輸入端均連接到并 口，數(shù)據緩沖器的輸出連接數(shù)碼管驅動芯片，數(shù)碼管驅動芯片輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器 4、參數(shù)顯示器A16和參數(shù)顯示器B19的數(shù)碼管；地址緩沖器輸出分別連接到比較器和譯碼 器，比較器的另一個輸入端連撥碼開關，比較器的輸出連接譯碼器的使能端，譯碼器的一個 輸出端連接數(shù)碼管驅動芯片的寫控制端，譯碼器的另一個輸出端經觸發(fā)器連接數(shù)碼管驅動 芯片的模式控制端。圖5是阻流器控制臺主控程序的工作流程圖，其工作流程大致為系統(tǒng)初始化完 成內部控制板上串口、并口等端口的初始化，以及面板上指示燈幾相關參數(shù)的初始值設定， 然后讀入開關量并存入到內部緩沖器以供從串口將開關狀態(tài)發(fā)送給主控機，讀入A/D結果 并存入到內部緩沖器以供從串口將A/D轉換后的值發(fā)送給主控機，輸出數(shù)據到指示燈，然 后單片機以中斷方式接收主控機命令和數(shù)據，再從并口發(fā)送數(shù)據給顯示控制板，顯示累計 泵沖數(shù)、泥漿密度、重漿體積等相關參數(shù)值，如參數(shù)不符合作業(yè)要求，增大或減小參數(shù)值，然后輸出數(shù)據到D/A用于控制立管壓力、套管壓力、節(jié)流閥開度等儀表的顯示，再單片機以中 斷方式將數(shù)據發(fā)送給主控機，最后返回，如此循環(huán)。 圖4是中斷方式接收命令和發(fā)送數(shù)據流程圖，其流程大致為讀取單片機串口 SBuf的值，如果SBuf = 1則發(fā)送數(shù)據給主控機，否則接收主控機發(fā)送來的命令，然后中斷返 回。
權利要求便攜式鉆井模擬器阻流器控制臺，其特征在于它包括機箱和內部控制電路板，機箱的正面包括一個控制面板(1)，控制面板(1)上設有立管壓力表(2)、套管壓力表(3)、節(jié)流閥開度表(5)、顯示器組、旋鈕組、開關組和帶燈按鈕組，其中，顯示器組包括泵沖數(shù)顯示器(4)、參數(shù)顯示器A(16)和參數(shù)顯示器B(19)，旋鈕組包括節(jié)流閥速度調節(jié)旋鈕(7)、增大按鈕A(17)、減小按鈕A(18)、增大按鈕B(20)、減小按鈕B(21)、油門調節(jié)旋鈕(34)和泵沖數(shù)調節(jié)旋鈕(35)，開關組包括節(jié)流調節(jié)閥開關(6)、泵離合器開關(30)、轉盤離合器開關(31)、貓頭選擇開關(32)和滾筒離合器開關(33)，帶燈按鈕包括一號帶燈按鈕(8)、二號帶燈按鈕(9)、三號帶燈按鈕(10)、四號帶燈按鈕(11)、五號帶燈按鈕(12)、六號帶燈按鈕(13)、七號帶燈按鈕(14)、八號帶燈按鈕(15)、十一號帶燈按鈕(22)、十二號帶燈按鈕(23)、十三號帶燈按鈕(24)、十四號帶燈按鈕(25)、十五號帶燈按鈕(26)、十六號帶燈按鈕(27)、十七號帶燈按鈕(28)和十八號帶燈按鈕(29)；內部控制電路板由一個單片機及其外圍電路構成，帶燈按鈕組、開關組、增大按鈕A(17)、減小按鈕A(18)、增大按鈕B(20)和減小按鈕B(21)共二十五個開關量輸入與緩沖器連接，緩沖器的輸出與鎖存器A連接，鎖存器A的輸出連接到單片機的一個數(shù)據輸入輸出口；節(jié)流閥速度調節(jié)旋鈕(7)、油門調節(jié)旋鈕(34)和泵沖數(shù)調節(jié)旋鈕(35)三個模擬量連接多路選擇器，多路選擇器的輸出連接運算放大器A，運算放大器A的輸出連接AD轉換器，AD轉換器的輸出連接鎖存器A；該輸入輸出口還用作數(shù)據輸出口連接鎖存器B，鎖存器B的輸出分兩路，一路連接DA轉換器，DA轉換器的輸出連接運算放大器B，運算放大器B的輸出連接場效應管，場效應管的輸出分別與立管壓力表(2)、套管壓力表(3)和節(jié)流閥開度表(5)連接，鎖存器B的另一路輸出連接并口，并口連接泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅動器，泵沖數(shù)及參數(shù)顯示驅動器的輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器(4)、參數(shù)顯示器A(16)和參數(shù)顯示器B(19)；單片機的另一個數(shù)據輸入輸出口連接并行接口，并行接口連接驅動器，驅動器的輸出與帶燈按鈕組連接；單片機的第三個輸入輸出口的兩位輸出經鎖存器B連接地址譯碼器，地址譯碼器的輸出分別連接并行接口、DA轉換器和AD轉換器的選中端。
2.根據權利要求1所述的便攜式鉆井模擬器阻流器控制臺，其特征在于所述的泵沖數(shù) 及參數(shù)顯示驅動器包括地址緩沖器、數(shù)據緩沖器、比較器、譯碼器、撥碼開關、數(shù)碼管驅動芯 片和數(shù)碼管，地址緩沖器和數(shù)據緩沖器的輸入端均連接到并口，數(shù)據緩沖器的輸出連接數(shù) 碼管驅動芯片，數(shù)碼管驅動芯片輸出分別連接泵沖數(shù)顯示器(4)、參數(shù)顯示器A(16)和參數(shù) 顯示器B(19)的數(shù)碼管；地址緩沖器輸出分別連接到比較器和譯碼器，比較器的另一個輸 入端連撥碼開關，比較器的輸出連接譯碼器的使能端，譯碼器的一個輸出端連接數(shù)碼管驅 動芯片的寫控制端，譯碼器的另一個輸出端經觸發(fā)器連接數(shù)碼管驅動芯片的模式控制端。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式鉆井模擬器阻流器控制臺，它包括機箱和內部控制電路板，機箱的正面包括一個控制面板(1)，控制面板(1)上設有立管壓力表(2)、套管壓力表(3)、節(jié)流閥開度表(5)、顯示器組、旋鈕組、開關組和帶燈按鈕組，內部控制電路板由一個單片機及其外圍電路構成。本實用新型的有益效果是將常規(guī)柴油鉆機控制臺及阻流器控制臺集成在一起，實現(xiàn)了在一個控制面板上對多個設備的模擬操作，增強了教學培訓的現(xiàn)場感，縮短了培訓周期、提高了培訓效果、降低了培訓成本。
文檔編號G09B9/00GK201556314SQ200920243109
公開日2010年8月18日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權日2009年11月10日
發(fā)明者梅大成, 胡衛(wèi)東, 趙剛, 鄭巧, 陳利學, 龔捷 申請人:成都盛特石油裝備模擬技術開發(fā)有限公司