专利名称：石油钻机数字化控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油钻机控制技术，特别涉及一种石油钻机数字化控制装置。
背景技术：
常规石油钻机控制包括气路控制系统、液压控制系统、电气控制系统，通 过设置在司钻房的控制台人工操作实现，主要对钻机实现以下方面控制1、绞 车主滚筒离合；2、转盘的离合、惯刹、反扭矩释放；3、天车防碰及刹车系统; 4、动力机组的并车；5、动力机组的油门控制；6、传动箱的换挡调速；7、泥 浆泵组的离合；8、辅助刹车的控制；9、对各种仪表进行实时监控。现有技术 上述控制机构各自独立，分散控制，使司钻控制台具有大量的分立元器件，这 些元器件通过大量的管件及接插件实现连接， 一个元件发生故障往往会引起整 个设备的运行不正常，甚至引发设备事故，而且分立元器件的安装、连接费时 费力，管路繁乱、纵横交错、拆装不便，存在运行故障率高、调试困难、司钻 操作繁琐、容易误接误操作等诸多问题。当然传统控制也无法实现远程监控。发明内容本实用新型的目的是提供一种石油钻机数字化控制装置，可实现石油钻机 操作现场数字化集中控制，并可实现远程数据传输、监测。本实用新型采取的方案是 一种石油钻机数字化控制装置，包括安装在司 钻控制室的PLC可编程控制器、控制室计算机、安装在司钻操作室的触摸操作 屏、对钻井过程中由PLC采集的钻井参数进行实时显示并归档保存的钻井参数 显示屏、安装在现场的若干阀岛、安装在石油钻机各部件上用于采集钻机工况 数据信息的各类数字传感器、现场总线主干线、若干现场总线分支线，所述阀 岛上各电磁阀控制口分别与所控制的气控、液控回路连接，所述若干阀岛的控 制线采用多芯电缆并串接在一条现场总线分支线上，所述各类数字传感器信号 线串接在一条现场总线分线上，PLC可编程控制器、触摸操作屏、钻井参数显 示屏通过总线接口连接在现场总线主干线上，控制室计算机通过计算机接口与PLC可编程控制器连接。所述石油钻机数字化控制装置还包括安装在司钻操作室的工业监控显示 屏和安装在作业现场的若干数字化摄像头，所述工业监控显示屏通过总线接口 连接在现场总线主千线上，若干数字化摄像头的信号线串接在一条现场总线分 支线上。所述石油钻机数字化控制装置还包括远程计算机及打印设备，远程计算机可通过Internet网与控制室计算机进行点对点连接。有益效果本实用新型应用PLC可编程控制器控制技术、现场总线通讯技 术、计算机技术、传感技术、互联网技术，通过现场总线将PLC可编程控制器、 控制石油钻机气控、液控回路的各类阀岛、采集石油钻机工况数据信息的各类 数字传感器、触摸操作屏、钻井参数显示屏连接在一起构成了数字化控制及操 作装置，使司钻人员操作更方便可靠，提高了给定信号的可视性和精度，给予 司钻人员更多的操作提示信息；控制室计算机可进行实吋数据监测和打印，对 数据进行回放和存储；远程计算机可在远方进行监测、故障诊断、数据存储及 打印。
图1是本实用新型方框原理图具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本实用新型作进一步描述。如图1所示，现场控制室安装有PLC可编程控制器、控制室计算机，司钻 操作室安装有触摸操作屏、钻井参数显示屏、工业监控显示屏，PLC可编程控 制器、触摸操作屏、钻井参数显示屏、工业监控显示屏通过总线接口连接在现 场总线主干线上，现场总线采用Prafibus-DP协议的通讯总线；安装在现场用 于控制钻机气控回路、液压控制回路的集成了若干电磁阀的各类阀岛的控制线 采用多芯电缆并串接在一条现场总线分支线上，实现集中布置分别控制，并按 照控制逻辑进行编程实施控制；安装在石油钻机各部件上用于采集工况数据信 息的各类数字传感器的信号线串接在一条现场总线分线上；安装在钻井作业现 场的若千数字化摄像头的信号线串接在一条现场总线分支线上；控制室计算机 通过RS485接口与PLC可编程控制器连接，控制室计算机利用现场网线、电
话线或卫星网络系统通过Internet网与远程计算机进行点对点连接，实施远程 管理、监控。可编程控制器接收到安装在石油钻机各部件上用于采集工况数据信息的 各类数字传感器通过现场总线传输的数据后，进行分析、判断、精确计算并与 设定值对比后，其控制程序发出指令信号作为阀岛上电磁阀的给定，控制各电 磁阀工作，实现对石油钻机绞车、转盘、天车防碰及刹车、动力机组并车、动 力机组的油门控制、传动箱的换挡、泥浆泵组的离合、辅助刹车的控制、对各 种仪表进行实时监控等数字化控制。触摸操作屏、钻井参数显示屏、工业监控显示屏作为人机界面和终端设备, 通过现场总线Profibus-DP与PLC可编程控制器可对参数进行监测，并通过可 编程控制器对现场各控制元件发送指令，实现实时监控。(1) 触摸操作屏采用触摸式显示器，替代传统的以转换开关及手轮组成 的司钻台，使司钻人员操作更方便可靠，提高了给定信号的可视性和精度，给 予司钻人员更多的操作提示信息，使司钻对目前各种设备的运行状态一目了然， 对目前设备的各种给定直接以数字方式通过总线通讯给定，还可对一些易忽略 的操作细节以对话的方式提醒司钻进行及时正确的操作。(2) 钻井参数显示屏采用触摸式显示器，对钻井过程中由PLC采集的 一些重要的钻井参数诸如悬重、钻压、泵压、泵冲、立管压力、液压猫头压力、 出口排量，转盘扭矩参数，故障报警等信息进行实时显示并归档保存，为以后 的钻井资料分析提供依据。(3) 工业监控显示屏采用触摸式显示器，在作业危险区或其他需要观察的如泵组、绞车滚筒、二层台等区域设置有数字化摄像头，数字化摄像头采集的图像信息通过现场总线传输给PLC可编程控制器、触摸式工业监控显示屏， 司钻通过触摸式工业监控显示屏，可方便控制现场摄像头旋转角度，通过图像 可直观、及时、方便地对如二层台、游车位置、绞车滚筒的排绳情况、泥浆返 出情况和泥浆泵的工作情况等设备运行情况进行动态的监视。控制室计算机通过RS485接口与PCL可编程控制器连接交流信息，进行 实时数据监测和打印，对数据进行回放和存储，远程计算机与控制室计算机通 过Internet网通过IP地址进行点对点连
权利要求1、一种石油钻机数字化控制装置，其特征在于包括安装在司钻控制室的PLC可编程控制器、控制室计算机、安装在司钻操作室的触摸操作屏、对钻井过程中由PLC采集的钻井参数进行实时显示并归档保存的钻井参数显示屏、安装在现场的若干阀岛、安装在石油钻机各部件上用于采集钻机工况数据信息的各类数字传感器、现场总线主干线、若干现场总线分支线，所述阀岛上各电磁阀控制口分别与所控制的气控、液控回路连接，所述若干阀岛的控制线采用多芯电缆并串接在一条现场总线分支线上，所述各类数字传感器信号线串接在一条现场总线分线上，PLC可编程控制器、触摸操作屏、钻井参数显示屏通过总线接口连接在现场总线主干线上，控制室计算机通过计算机接口与PLC可编程控制器连接。
2、 如权利要求1所述石油钻机数字化控制装置，其特征在于还包括安 装在司钻操作室的工业监控显示屏和安装在作业现场的若干数字化摄像头，所 述工业监控显示屏通过总线接口连接在现场总线主千线上，若干数字化摄像头 的信号线串接在一条现场总线分支线上。
3、 如权利要求1所述石油钻机数字化控制装置，其特征在于还包括远程计算机及打印设备，远程计算机通过Internet网与控制室计算机进行点对点 连接。
专利摘要本实用新型涉及一种石油钻机数字化控制装置。包括PLC、控制室计算机、远程计算机、触摸操作屏、钻井参数显示屏、若干阀岛、安装在石油钻机各部件上的各类数字传感器、现场总线主干线、若干现场总线分支线，阀岛上各电磁阀控制口分别与所控制的气控、液控回路连接，若干阀岛的控制线采用多芯电缆并串接在一条现场总线分支线上，各类数字传感器信号线串接在一条现场总线分线上，PLC、触摸操作屏、钻井参数显示屏通过总线接口连接在现场总线主干线上，控制室计算机与PLC连接。远程计算机通过Internet网与控制室计算机进行点对点连接。本实用新型可实现钻机数字化控制及操作，钻机实时数据监测和打印、远方监测、故障诊断、数据存储及打印。
文档编号G05B19/18GK201027538SQ20072006815
公开日2008年2月27日 申请日期2007年3月26日 优先权日2007年3月26日
发明者余利军, 俭 刘, 吴瑞金, 勇 张, 李鸿涛, 杨汉立 申请人:南阳二机石油装备(集团)有限公司