一种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱plc监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统，包括通信PLC、CP340通信处理器、Zigbee无线发送模块和Zigbee无线接收模块，所述通讯PLC与顶驱PLC通过带总线连接器的PROFIBUS总线电缆与顶驱PLC相连；CP340通讯处理器通过背板总线与通讯PLC连接；Zigbee无线发送模块的串行接口与CP340通讯处理器的15针串行接口相连；Zigbee无线接收模块与Zigbee无线发送模块通过无线连接；Zigbee无线接收模块的以太网接口与无线路由器的以太网接口相连。本实用新型可以满足预期的监控需求，并能保证监控系统稳定运行。
【专利说明】—种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种石油钻井平台顶驱PLC监控系统，具体涉及一种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统。
【背景技术】
[0002]顶部驱动装置(Top Drive Drilling System, TDS)简称顶驱,是一种集成度很高的钻井机械设备，它可以控制旋转钻柱，沿专用导轨，从井架空间上部向下钻进，以完成多种钻井操作。随着自动化水平计算机应用技术的不断发展，顶驱驱动装置已成为现代钻井设备发展的重要成果之一。顶驱重要的控制装置之一是顶驱PLC，顶驱PLC是顶驱电气设计的核心部分，发动机远程启停、控制台操作以及顶驱各项动作的正确执行都在PLC电控系统下完成，因此，对顶驱PLC的监控就显得尤为重要。
[0003]目前，国内油田的钻井参数检测系统普遍采用以单片机为核心的工业结构方式，一般使用单机运行，具有简单的通讯功能，仅能基本满足钻井现场的使用需求。如此的单个仪表获取资料只能在钻井现场进行，很难同时获得整个钻井平台的实时信息，在实际的钻井生产实践中，迫切需要既能满足现场使用，又可以进行数据远程实时访问、检测的新型油田钻井参数监测系统，本实用新型的顶驱选用PLC作为钻井平台的核心控制器件，不仅实现了石油钻井平台顶驱信息的无线数据传输，而且可以让工作人员清楚地知道系统的核心组件是否工作正常。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种以无线数据传输的方式对顶驱PLC实施监控的方案。这种方案既满足了工作人员对顶驱PLC的监控需求，又避免了有线电缆在钻井现场使用的不便。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统，包括通信PLC、CP340通信处理器、Zigbee无线发送模块和Zigbee无线接收模块，所述通讯PLC与顶驱PLC通过带总线连接器的PR0FIBUS总线电缆与顶驱PLC相连；CP340通讯处理器通过背板总线与通讯PLC连接；Zigbee无线发送模块的串行接口与CP340通讯处理器的15针串行接口相连；Zigbee无线接收模块与Zigbee无线发送模块通过无线连接；Zigbee无线接收模块的以太网接口与无线路由器的以太网接口相连。
[0006]在上述技术方案中，通讯PLC是西门子S7-300系列PLC。通讯PLC通过带总线连接器的PR0FIBUS总线电缆与顶驱PLC连接，通过背板总线与CP340通讯处理器连接。
[0007]在上述技术方案中，CP340通信处理器是西门子S7-300PLC拓展模块。其通过背板总线与通讯PLC连接，通过15针串行口与Zigbee发送模块连接。
[0008]在上述技术方案中，Zigbee发送模块由RSM485CHT总线隔离模块、LPC2138微控制器和UTC4432 Zigbee模块构成。RSM485CHT总线隔离模块的输入端与CP340通讯处理器的15针串行口连接，其输出端与LPC2138微控制器的串行接口 USARTl连接；LPC2138微控制器的串行接口 USART2与UTC4432模块的串行接口连接。
[0009]在上述技术方案中，Zigbee无线接收模块由UTC4432 Zigbee模块，USR-TCP232-T以太网模块和LPC2138微控制器构成。UTC4432模块与Zigbee发送模块中的UTC4432Zigbee模块无线连接，其串行接口与LPC2138微控制器的串行接口 USARTl连接；LPC2138微控制器的串行接口 USART2与USR-TCP232-T以太网模块的串行接口连接；USR_TCP232_T以太网模块的以太网接口与无线路由器的以太网接口连接。
[0010]本实用新型的有益效果是:采用上述结构后，由于本实用新型采用Zigbee无线的方式传输顶驱PLC的数据，避免了有线电缆的不方便以及对钻井平台的不利影响。在监控系统正常工作后，PC机可连入无线路由器的局域网，通过上位机软件进行监控。工作人员通过本系统可以了解主电机、主风机、吊环、变频器、液压系统、润滑系统等系统部件的工作状态，同时上位机软件可对这些部件的工作状态进行记录，方便工作人的管理与维修。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
[0012]图1是本实用新型基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统方框示意图；
[0013]图2是本实用新型基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统中Zigbee无线发送模块方框示意图；
[0014]图3是本实用新型基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统中Zigbee无线接收模块方框示意图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，本实用新型的基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统包括包括通信PLC、CP340通信处理器、Zigbee无线发送模块和Zigbee无线接收模块所述通讯PLC与顶驱PLC通过带总线连接器的PR0FIBUS总线电缆与顶驱PLC相连；CP340通讯处理器通过背板总线与通讯PLC连接；Zigbee无线发送模块的串行接口与CP340通讯处理器的15针串行接口相连；Zigbee无线接收模块与Zigbee无线发送模块通过无线连接；Zigbee无线接收模块的以太网接口与无线路由器的以太网接口相连。
[0016]在上述技术方案中，如图1所示，所述通讯PLC是西门子S7-300系列PLC。通讯PLC通过带总线连接器的PR0FIBUS总线电缆与顶驱PLC连接，通过背板总线与CP340通讯处理器连接。
[0017]在上述技术方案中，如图1所示，所述CP340通信处理器是西门子S7-300PLC拓展模块。其通过背板总线与通讯PLC连接，通过15针串行口与Zigbee发送模块连接。
[0018]在上述技术方案中，所述Zigbee发送模块如图2所示，由RSM485CHT总线隔离模块、LPC2138微控制器和UTC4432 Zigbe模块构成。RSM485CHT总线隔离模块的输入端与CP340通讯处理器的15针串行口连接，其输出端与LPC2138微控制器的串行接口 USARTl连接；LPC2138微控制器的串行接口 USART2与UTC4432模块的串行接口连接。
[0019]在上述技术方案中，所述Zigbee无线接收模块如图3所示，由UTC4432模块，USR-TCP232-T以太网模块和LPC2138微控制器构成。UTC4432 Zigbee模块与Zigbee发送模块中的UTC4432模块无线连接，其串行接口与LPC2138微控制器的串行接口 USARTl连接；LPC2138微控制器的串行接口 USART2与USR-TCP232-T以太网模块的串行接口连接；USR-TCP232-T以太网模块的以太网接口与无线路由器的以太网接口连接。
[0020]本实用新型使用时，若连入无线局域网的PC机，使用上位机软件，便可对钻井平台进行监控，工作人员通过本系统便可以了解主电机、主风机、吊环、变频器、液压系统、润滑系统等系统部件的工作状态，同时上位机软件可对这些部件的工作状态进行记录，方便工作人的管理与维修。
【权利要求】
1.一种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统，其特征在于:包括通讯PLC.CP340通讯处理器、Zigbee无线发送模块、Zigbee无线接收模块和无线路由器，所述通讯PLC通过背板总线与CP340通讯处理器连接，CP340通讯处理器的15针串行口与Zigbee无线发送模块的输入端电连接，Zigbee无线发送模块与Zigbee无线接收模块无线连接，Zigbee无线接收模块的以太网接口与无线路由器以太网接口电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统，其特征在于:所述通讯PLC使用的西门子S7-300系列PLC，通讯PLC通过带总线连接器的PROFIBUS总线电缆与顶驱PLC连接，通过背板总线与CP340通讯处理器连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统，其特征在于:所述CP340通讯处理器是西门子S7-300PLC的拓展模块，其通过背板总线与通讯PLC连接，通过15针串行口与Zigbee发送模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统，其特征在于:所述Zigbee发送模块由RSM485CHT总线隔离模块、LPC2138微控制器和UTC4432 Zigbee模块构成；所述RSM485CHT总线隔离模块的输入端与CP340通讯处理器的15针串行口连接，其输出端与LPC2138微控制器的串行接口 USARTl连接；LPC2138微控制器的串行接口 USART2与UTC4432模块的串行接口连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线数据传输的石油钻井平台顶驱PLC监控系统，其特征在于:所述Zigbee无线接收模块由UTC4432 Zigbee模块，USR-TCP232-T以太网模块和LPC2138微控制器构成；所述UTC4432 Zigbee模块与Zigbee发送模块中的UTC4432Zigbee模块无线连接，其串行接口与LPC2138微控制器的串行接口 USARTl连接；LPC2138微控制器的串行接口 USART2与USR-TCP232-T以太网模块的串行接口连接；USR_TCP232_T以太网模块的以太网接口与无线路由器的以太网接口连接。
【文档编号】G05B19/418GK204065818SQ201420536122
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】苗红霞, 郭为鸣, 贾澜, 郝娟 申请人:河海大学常州校区