一种陆地钻机用猫道机实时精准控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于自动化控制技术领域，涉及一种对陆地钻机用猫道机进行实时精准自动控制的液压机控制系统。
【背景技术】
[0002]猫道机是一种陆地或海洋钻井平台专用设备，主体构成部分包括坡道、运移臂、支撑臂、基座、钻杆架排放架、液压站与控制台。工作中，为保证通过猫道机的钻杆上钻台和下钻台的位置精准，需要实现升降液压马达和滑车液压马达的动作控制。传统控制系统采用PLC通过电磁阀直接控制液压马达，这样使得液压系统冲击较大，不能实现平稳和精确控制，尤其是在自动运行时此现象更为突出，自动运行效率较低。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种陆地钻机用猫道机实时精准控制系统，保证通过猫道机送钻杆上钻台和下钻台的精确定位控制，实现整个送钻过程的自动、平滑和高效控制。
[0004]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:一种陆地钻机用猫道机实时精准自动控制系统，包括PLC控制器，PLC控制器分别与工业监控设定触摸屏、Z-ME-KZ数字式轴控制器和无线接收器相连接，Z-ME-KZ数字式轴控制器与SSI接口编码器信号连接，无线接收器与无线发射器信号连接。
[0005]本实用新型陆地钻机用猫道机控制系统采用PLC作为总体处理和通讯单元，通过Z-ME-KZ型数字式轴控制器采集SSI接口编码器数据，Z-ME-KZ型数字式轴控制器直接处理反馈输出后实时精准控制液压马达的电磁阀，以达到对运移臂升降角度和滑车直线位移进行实时精准控制的目的。同时附加温度传感器、压力传感器、液位计、限位开关作为保护和控制信号输入单元。
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型控制系统的示意图。
[0007]图2是应用图1所示控制系统的陆地钻机用猫道机示意图。
[0008]图中:1.工业监控设定触摸屏，2.PLC控制器，3.Z-ME-KZ数字式轴控制器，4.SSI接口编码器，5无线发射器，6.无线接收器，7.升降液压马达，8.坡道，9.运移臂，10.滑车，
11.支撑臂，12.基座，13.钻杆排放架，14.液压站与控制台。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
[0010]如图1所示，本实用新型控制系统，包括PLC控制器2，PLC控制器2分别与工业监控设定触摸屏1、Z-ME-KZ数字式轴控制器3和无线接收器6相连接，Z-ME-KZ数字式轴控制器3与SSI接口编码器4信号连接，无线接收器6与无线发射器5信号连接。
[0011]工业监控设定触摸屏1通过Ethernet接口与PLC控制器2相连接，PLC控制器2通过Profibus-DP总线与无线接收器6相连接，PLC控制器2通过Canopen现场总线与Z-ME-KZ数字式轴控制器3相连接。
[0012]PLC控制器2采用S7-1200系列PLC控制器。
[0013]使用本实用新型控制系统时，将PLC控制器2与图2所示猫道机中液压站与控制台14内的传感器装置、限位开关、按钮、指示灯以及与液压缸连通的电磁阀相连接，该传感器装置主要包括多个压力传感器和多个温度传感器。将Z-ME-KZ数字式轴控制器3与和液压马达相连的电磁阀相连接，该液压马达接SSI接口编码器4。利用工业监控设定触摸屏1输入设定油液温度上限、下限和零位调整范围值，输入设定管路压力上限、下限和零位调整范围值。同时，通过工业监控设定触摸屏1实时显示液压机工作状态、故障状态、报警状态以及电磁阀得电或失电状态。
[0014]按照送钻杆上钻台和下钻台要求，通过采集传感器、限位开关的压力、位移、温度和位置信号，按钮闭合或断开信号，利用PLC控制器2的内部指令和Z-ME-KZ数字式轴控制器3进行数据分析处理，控制液压系统相应电磁阀的开启和关闭，从而实现相应控制功能。对Z-ME-KZ数字式轴控制器3进行外部参考和传感器参数、监控报警参数、数字10配置参数和运动阶段参数设置。对Z-ME-KZ数字式轴控制器3设置合适参数后，SSI接口编码器4实时反馈滑车10液压马达的旋转位移信号送给Z-ME-KZ数字式轴控制器3，Z-ME-KZ数字式轴控制器3处理后输出实时信号控制液压马达电磁阀，以达到对运移臂9升降角度和滑车直线位移进行实时精准控制，从而实现对陆地钻机用猫道机进行实时精准自动控制，具体实施方法如下:
[0015]1)送钻具上钻台
[0016]低位时，运移臂9在基座12内处于水平位置。当钻杆排放架13的支脚液缸电磁阀动作，支脚伸出使排放架一端升起。在重力作用下，钻具沿排放架的斜面向基座12滚动，钻具滚到排放架的限位销处被挡住，延时后靠近钻具一侧的拨板液压缸电磁阀动作，将靠近限位销上的钻具抬起。钻具升起的高度超过限位销后，钻具沿拨板的斜面滚到V型槽滑道内。安全销气缸电磁阀动作将安全销伸出，升降液压马达7动作，升降液压马达7通过钢丝绳拉动运移臂9沿坡道顶端向远离基座12的方向移动，举升运移臂9，同时运移臂9带动支撑臂11逐渐竖起，以支撑运移臂9。此时通过SSI接口编码器4反馈信号给Z-ME-KZ数字式轴控制器3实时精准监控运移臂9举升位置。当运移臂9达到升降限定位置时，滑车10液压马达的电磁阀开始工作。滑车位置也通过SSI接口编码器4反馈信号给Z-ME-KZ数字式轴控制器3实时精准监控滑车移动位置，当滑车推动钻具继续前进至井口限定位置时停止，从而使吊卡卡住钻具顶部。
[0017]2)下放钻具
[0018]下放钻具时，吊卡将钻具底部放入运移臂9内，滑车与钻具底部接触后，滑车10液压马达的电磁阀动作。通过SSI接口编码器4反馈信号给Z-ME-KZ数字式轴控制器3实时精准监控滑车移动位置，当钻具退入运移臂9的V型槽滑道内合适位置内，安全销伸出。接着升降液压马达7的电磁阀动作，当运移臂下放至低位，安全销电磁阀动作。安全销收回后，推杆液缸电磁阀开始工作，将钻具推出运移臂的V型槽滑道。最后基座上的拨板液缸电磁阀工作，将钻具推出猫道至钻杆排放架13上，完成下放钻具并排摆钻具的工作。
【主权项】
1.一种陆地钻机用猫道机实时精准自动控制系统，其特征在于:包括PLC控制器(2)，PLC控制器(2)分别与工业监控设定触摸屏(1)、Z-ME-KZ数字式轴控制器(3)和无线接收器(6)相连接，Z-ME-KZ数字式轴控制器(3)与SSI接口编码器(4)信号连接，无线接收器(6)与无线发射器(5)信号连接。2.根据权利要求1所述的陆地钻机用猫道机实时精准自动控制系统，其特征在于:所述的工业监控设定触摸屏(1)通过Ethernet接口与PLC控制器(2)相连接。3.根据权利要求1所述的陆地钻机用猫道机实时精准自动控制系统，其特征在于:所述的PLC控制器(2)通过Profibus-DP总线与无线接收器(6)相连接。4.根据权利要求1所述的陆地钻机用猫道机实时精准自动控制系统，其特征在于:所述的PLC控制器(2)通过Canopen现场总线与Z-ME-KZ数字式轴控制器(3)相连接。
【专利摘要】本实用新型提供了一种陆地钻机用猫道机实时精准自动控制系统，包括PLC控制器，PLC控制器分别与工业监控设定触摸屏、Z-ME-KZ数字式轴控制器和无线接收器相连接，Z-ME-KZ数字式轴控制器与SSI接口编码器信号连接，无线接收器与无线发射器信号连接。该控制系统采用PLC作为总体处理和通讯单元，控制液压马达的电磁阀，对运移臂升降角度和滑车直线位移进行实时精准控制。同时附加温度传感器、压力传感器、液位计、限位开关作为保护和控制信号输入单元，通过调节控制液压电磁阀，控制猫道机其它各部分动作，实现送钻杆上钻台和下钻台。
【IPC分类】E21B19/14, E21B44/00
【公开号】CN204960915
【申请号】CN201520676196
【发明人】王宇翔, 夏立超, 芦光荣, 李侃
【申请人】兰州兰石集团有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月2日