專利名稱：石油鉆機數(shù)字化控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油鉆機控制技術(shù)，特別涉及一種石油鉆機數(shù)字化控制裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)石油鉆機控制包括氣路控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)，通 過設(shè)置在司鉆房的控制臺人工操作實現(xiàn)，主要對鉆機實現(xiàn)以下方面控制1、絞 車主滾筒離合；2、轉(zhuǎn)盤的離合、慣剎、反扭矩釋放；3、天車防碰及剎車系統(tǒng); 4、動力機組的并車；5、動力機組的油門控制；6、傳動箱的換擋調(diào)速；7、泥 漿泵組的離合；8、輔助剎車的控制；9、對各種儀表進行實時監(jiān)控。現(xiàn)有技術(shù) 上述控制機構(gòu)各自獨立，分散控制，使司鉆控制臺具有大量的分立元器件，這 些元器件通過大量的管件及接插件實現(xiàn)連接， 一個元件發(fā)生故障往往會引起整 個設(shè)備的運行不正常，甚至引發(fā)設(shè)備事故，而且分立元器件的安裝、連接費時 費力，管路繁亂、縱橫交錯、拆裝不便，存在運行故障率高、調(diào)試困難、司鉆 操作繁瑣、容易誤接誤操作等諸多問題。當然傳統(tǒng)控制也無法實現(xiàn)遠程監(jiān)控。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種石油鉆機數(shù)字化控制裝置，可實現(xiàn)石油鉆機 操作現(xiàn)場數(shù)字化集中控制，并可實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)測。本實用新型采取的方案是 一種石油鉆機數(shù)字化控制裝置，包括安裝在司 鉆控制室的PLC可編程控制器、控制室計算機、安裝在司鉆操作室的觸摸操作 屏、對鉆井過程中由PLC采集的鉆井參數(shù)進行實時顯示并歸檔保存的鉆井參數(shù) 顯示屏、安裝在現(xiàn)場的若干閥島、安裝在石油鉆機各部件上用于采集鉆機工況 數(shù)據(jù)信息的各類數(shù)字傳感器、現(xiàn)場總線主干線、若干現(xiàn)場總線分支線，所述閥 島上各電磁閥控制口分別與所控制的氣控、液控回路連接，所述若干閥島的控 制線采用多芯電纜并串接在一條現(xiàn)場總線分支線上，所述各類數(shù)字傳感器信號 線串接在一條現(xiàn)場總線分線上，PLC可編程控制器、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯 示屏通過總線接口連接在現(xiàn)場總線主干線上，控制室計算機通過計算機接口與PLC可編程控制器連接。所述石油鉆機數(shù)字化控制裝置還包括安裝在司鉆操作室的工業(yè)監(jiān)控顯示 屏和安裝在作業(yè)現(xiàn)場的若干數(shù)字化攝像頭，所述工業(yè)監(jiān)控顯示屏通過總線接口 連接在現(xiàn)場總線主千線上，若干數(shù)字化攝像頭的信號線串接在一條現(xiàn)場總線分 支線上。所述石油鉆機數(shù)字化控制裝置還包括遠程計算機及打印設(shè)備，遠程計算機可通過Internet網(wǎng)與控制室計算機進行點對點連接。有益效果本實用新型應(yīng)用PLC可編程控制器控制技術(shù)、現(xiàn)場總線通訊技 術(shù)、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過現(xiàn)場總線將PLC可編程控制器、 控制石油鉆機氣控、液控回路的各類閥島、采集石油鉆機工況數(shù)據(jù)信息的各類 數(shù)字傳感器、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏連接在一起構(gòu)成了數(shù)字化控制及操 作裝置，使司鉆人員操作更方便可靠，提高了給定信號的可視性和精度，給予 司鉆人員更多的操作提示信息；控制室計算機可進行實吋數(shù)據(jù)監(jiān)測和打印，對 數(shù)據(jù)進行回放和存儲；遠程計算機可在遠方進行監(jiān)測、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲及 打印。


圖1是本實用新型方框原理圖具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本實用新型作進一步描述。如圖1所示，現(xiàn)場控制室安裝有PLC可編程控制器、控制室計算機，司鉆 操作室安裝有觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、工業(yè)監(jiān)控顯示屏，PLC可編程控 制器、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、工業(yè)監(jiān)控顯示屏通過總線接口連接在現(xiàn) 場總線主干線上，現(xiàn)場總線采用Prafibus-DP協(xié)議的通訊總線；安裝在現(xiàn)場用 于控制鉆機氣控回路、液壓控制回路的集成了若干電磁閥的各類閥島的控制線 采用多芯電纜并串接在一條現(xiàn)場總線分支線上，實現(xiàn)集中布置分別控制，并按 照控制邏輯進行編程實施控制；安裝在石油鉆機各部件上用于采集工況數(shù)據(jù)信 息的各類數(shù)字傳感器的信號線串接在一條現(xiàn)場總線分線上；安裝在鉆井作業(yè)現(xiàn) 場的若千數(shù)字化攝像頭的信號線串接在一條現(xiàn)場總線分支線上；控制室計算機 通過RS485接口與PLC可編程控制器連接，控制室計算機利用現(xiàn)場網(wǎng)線、電
話線或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過Internet網(wǎng)與遠程計算機進行點對點連接，實施遠程 管理、監(jiān)控?？删幊炭刂破鹘邮盏桨惭b在石油鉆機各部件上用于采集工況數(shù)據(jù)信息的 各類數(shù)字傳感器通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，進行分析、判斷、精確計算并與 設(shè)定值對比后，其控制程序發(fā)出指令信號作為閥島上電磁閥的給定，控制各電 磁閥工作，實現(xiàn)對石油鉆機絞車、轉(zhuǎn)盤、天車防碰及剎車、動力機組并車、動 力機組的油門控制、傳動箱的換擋、泥漿泵組的離合、輔助剎車的控制、對各 種儀表進行實時監(jiān)控等數(shù)字化控制。觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、工業(yè)監(jiān)控顯示屏作為人機界面和終端設(shè)備, 通過現(xiàn)場總線Profibus-DP與PLC可編程控制器可對參數(shù)進行監(jiān)測，并通過可 編程控制器對現(xiàn)場各控制元件發(fā)送指令，實現(xiàn)實時監(jiān)控。(1) 觸摸操作屏采用觸摸式顯示器，替代傳統(tǒng)的以轉(zhuǎn)換開關(guān)及手輪組成 的司鉆臺，使司鉆人員操作更方便可靠，提高了給定信號的可視性和精度，給 予司鉆人員更多的操作提示信息，使司鉆對目前各種設(shè)備的運行狀態(tài)一目了然， 對目前設(shè)備的各種給定直接以數(shù)字方式通過總線通訊給定，還可對一些易忽略 的操作細節(jié)以對話的方式提醒司鉆進行及時正確的操作。(2) 鉆井參數(shù)顯示屏采用觸摸式顯示器，對鉆井過程中由PLC采集的 一些重要的鉆井參數(shù)諸如懸重、鉆壓、泵壓、泵沖、立管壓力、液壓貓頭壓力、 出口排量，轉(zhuǎn)盤扭矩參數(shù)，故障報警等信息進行實時顯示并歸檔保存，為以后 的鉆井資料分析提供依據(jù)。(3) 工業(yè)監(jiān)控顯示屏采用觸摸式顯示器，在作業(yè)危險區(qū)或其他需要觀察的如泵組、絞車滾筒、二層臺等區(qū)域設(shè)置有數(shù)字化攝像頭，數(shù)字化攝像頭采集的圖像信息通過現(xiàn)場總線傳輸給PLC可編程控制器、觸摸式工業(yè)監(jiān)控顯示屏， 司鉆通過觸摸式工業(yè)監(jiān)控顯示屏，可方便控制現(xiàn)場攝像頭旋轉(zhuǎn)角度，通過圖像 可直觀、及時、方便地對如二層臺、游車位置、絞車滾筒的排繩情況、泥漿返 出情況和泥漿泵的工作情況等設(shè)備運行情況進行動態(tài)的監(jiān)視。控制室計算機通過RS485接口與PCL可編程控制器連接交流信息，進行 實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和打印，對數(shù)據(jù)進行回放和存儲，遠程計算機與控制室計算機通 過Internet網(wǎng)通過IP地址進行點對點連
權(quán)利要求1、一種石油鉆機數(shù)字化控制裝置，其特征在于包括安裝在司鉆控制室的PLC可編程控制器、控制室計算機、安裝在司鉆操作室的觸摸操作屏、對鉆井過程中由PLC采集的鉆井參數(shù)進行實時顯示并歸檔保存的鉆井參數(shù)顯示屏、安裝在現(xiàn)場的若干閥島、安裝在石油鉆機各部件上用于采集鉆機工況數(shù)據(jù)信息的各類數(shù)字傳感器、現(xiàn)場總線主干線、若干現(xiàn)場總線分支線，所述閥島上各電磁閥控制口分別與所控制的氣控、液控回路連接，所述若干閥島的控制線采用多芯電纜并串接在一條現(xiàn)場總線分支線上，所述各類數(shù)字傳感器信號線串接在一條現(xiàn)場總線分線上，PLC可編程控制器、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏通過總線接口連接在現(xiàn)場總線主干線上，控制室計算機通過計算機接口與PLC可編程控制器連接。
2、 如權(quán)利要求1所述石油鉆機數(shù)字化控制裝置，其特征在于還包括安 裝在司鉆操作室的工業(yè)監(jiān)控顯示屏和安裝在作業(yè)現(xiàn)場的若干數(shù)字化攝像頭，所 述工業(yè)監(jiān)控顯示屏通過總線接口連接在現(xiàn)場總線主千線上，若干數(shù)字化攝像頭 的信號線串接在一條現(xiàn)場總線分支線上。
3、 如權(quán)利要求1所述石油鉆機數(shù)字化控制裝置，其特征在于還包括遠程計算機及打印設(shè)備，遠程計算機通過Internet網(wǎng)與控制室計算機進行點對點 連接。
專利摘要本實用新型涉及一種石油鉆機數(shù)字化控制裝置。包括PLC、控制室計算機、遠程計算機、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏、若干閥島、安裝在石油鉆機各部件上的各類數(shù)字傳感器、現(xiàn)場總線主干線、若干現(xiàn)場總線分支線，閥島上各電磁閥控制口分別與所控制的氣控、液控回路連接，若干閥島的控制線采用多芯電纜并串接在一條現(xiàn)場總線分支線上，各類數(shù)字傳感器信號線串接在一條現(xiàn)場總線分線上，PLC、觸摸操作屏、鉆井參數(shù)顯示屏通過總線接口連接在現(xiàn)場總線主干線上，控制室計算機與PLC連接。遠程計算機通過Internet網(wǎng)與控制室計算機進行點對點連接。本實用新型可實現(xiàn)鉆機數(shù)字化控制及操作，鉆機實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和打印、遠方監(jiān)測、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲及打印。
文檔編號G05B19/18GK201027538SQ20072006815
公開日2008年2月27日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者余利軍, 儉 劉, 吳瑞金, 勇 張, 李鴻濤, 楊漢立 申請人:南陽二機石油裝備(集團)有限公司