一种网络型压裂车、仪表车、混砂车控制系统的制作方法

本实用新型涉及工程车辆控制领域，具体而言，涉及一种网络型压裂车、仪表车、混砂车控制系统。

背景技术：

陆上/海洋油气井压裂是个复杂的施工工程，需要多组设备的配套，传统设备间有线连接由于不能满足需求，已经被淘汰，现已有技术中也有部分针对压裂车、仪表车的智能控制系统，但是普遍存在以下问题：

1.无法利用一个仪表车同时监控多辆压裂车和混砂车，不利于在工程使用中及时了解每个压裂车和混砂车的实时工况，在遇到紧急情况时无法及时调度；

2.控制系统智能化不足，由于油气井压裂作业现场的复杂性和施工地点的不确定性，需要采集的数据及其庞大，智能化不足会导致数据之间互通性差，进而导致分析工况出偏差；

3.数据采集系统可靠性、可移动性和抗干扰能力差，油气井压裂作业现场时常更换，能否快速的从一个施工现场转移到另一个施工现场，是整个控制系统实用与否的关键。

基于以上问题，本领域技术人员研发了一种网络型压裂车、仪表车、混砂车控制系统。

技术实现要素：

为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种网络型压裂车、仪表车、混砂车控制系统，旨在改善上述背景技术中提出的问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种网络型压裂车、仪表车、混砂车控制系统，包括压裂车组件、混砂车组件和仪表车组件。

所述压裂车组件包括第一交换机、远控箱、第一触摸屏、第一转换器、第一数据采集模块和第一台上控制柜，所述远控箱、第一触摸屏、第一转换器和第一数据采集模块分别通过所述第一交换机连接到所述第一台上控制柜。

所述混砂车组件包括第二交换机、第二触摸屏、第二转换器、第二数据采集模块和第二台上控制柜，所述第二触摸屏、第二转换器和第二数据采集模块通过所述第二交换机连接到所述第二台上控制柜。

所述仪表车组件包括第三交换机、第三触摸屏、视频监控模块、若干个液晶显示模块、语音对讲模块和工控机，所述第三触摸屏、视频监控模块、液晶显示模块和语音对讲模块通过第三交换机连接到所述工控机，所述第一交换机与所述第三交换机之间通过第一通信模块连接，所述第二交换机与所述第三交换机之间通过第二通信模块连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述第一通信模块与所述第二通信模块均为工业以太网模块，所述压裂车组件与所述混砂车组件均通过工业以太网来与仪表车组件进行通讯。

在本实用新型的一种实施例中，所述工控机数据通信采用工业环形以太网形式，操作系统为中文windowsntworkstation4.0，系统组态软件采用wincc6.2，控制级编程采用plc的专用编程软件、工具和函数库。

在本实用新型的一种实施例中，所述工控机上还连接有打印机和告警模块。

在本实用新型的一种实施例中，所述告警模块包括告警灯和蜂鸣器，所述告警灯采用lte5071j，所述蜂鸣器采用lzq-2715b220v，所述告警灯和蜂鸣器均通过串口连接到所述工控机上。

在本实用新型的一种实施例中，所述第一台上控制柜与所述第二台上控制柜均采用西门子s7-1200系列plc控制柜。

在本实用新型的一种实施例中，所述第一台上控制柜与所述第二台上控制柜均包括plc控制器、开关电源、继电器、信号处理以及信号转换设备。

在本实用新型的一种实施例中，所述远控箱内置温度感应开关和加热装置，所述加热装置通过温度感应开关连接到供电电源。

在本实用新型的一种实施例中，所述工控机配置的i/o口包括串口、并口、usb接口和以太网接口。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的一种网络型压裂车、仪表车、混砂车控制系统，使用时，通过庞大的数据采集模块全方位获取施工现场尽可能多的数据，远程操作人员（仪表车上）可通过工业计算机完成整个作业过程的程序预置和实时监控。就地操作人员（混砂车或者压裂车上）可通过触摸屏上所显示的实时作业数据观察和调整作业过程，方便调度。该系统能够帮助现场技术人员精确掌握施工数据，分析施工状况，指挥现场施工，有利于保证施工质量，以及在井生产过程中出现问题时，可参考历史数据，查找和分析故障原因。该系统可靠性、可移动性和抗干扰能力强，能快速的从一个施工现场转移到另一个施工现场，极其实用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的一种网络型压裂车、仪表车、混砂车控制系统的系统框图；

图2为本实用新型实施方式提供压裂车组件的系统框图；

图3为本实用新型实施方式提供的混砂车组件的系统框图；

图4为本实用新型实施方式提供的仪表车组件的系统框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

请参阅图1-4，本实用新型提供一种网络型压裂车、仪表车、混砂车控制系统，包括压裂车组件、混砂车组件和仪表车组件。

请参阅图2，压裂车组件包括第一交换机、远控箱、第一触摸屏、第一转换器、第一数据采集模块和第一台上控制柜，远控箱、第一触摸屏、第一转换器和第一数据采集模块分别通过第一交换机连接到第一台上控制柜。由于压裂作业时排出压力高，危险性较大，使用远控箱对各压裂车进行远距离控制。远控箱配备的是10寸精致系列触摸屏，可监测压裂作业的全过程，实时采集、显示、记录压裂作业全过程的相关数据，对压裂车进行远程启动/停止、油门调节、档位调整、急停等各种控制功能的操作；对发动机转速、油温、油压、水温，变矩器的油温、油压以及大泵的油温、油压、大泵排量、大泵出口压力等参数进行实时显示，远控箱内置温度感应开关和加热装置，加热装置通过温度感应开关连接到供电电源，当远控箱内温度低于设定值时，加热装置能够工作，保证系统在低温运行时正常工作，适合油田野外作业使用。

需要说明的是，加热装置具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

加热装置的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

请参阅图3，混砂车组件包括第二交换机、第二触摸屏、第二转换器、第二数据采集模块和第二台上控制柜，第二触摸屏、第二转换器和第二数据采集模块通过第二交换机连接到第二台上控制柜。

请参阅图4，仪表车组件包括第三交换机、第三触摸屏、视频监控模块、若干个液晶显示模块、语音对讲模块和工控机，第三触摸屏、视频监控模块、液晶显示模块和语音对讲模块通过第三交换机连接到工控机，第一交换机与第三交换机之间通过第一通信模块连接，第二交换机与第三交换机之间通过第二通信模块连接。

需要说明的是，第一通信模块与第二通信模块均为工业以太网模块，压裂车组件与混砂车组件均通过工业以太网来与仪表车组件进行通讯。仪表车是压裂机组实现联机作业的核心监控设备，在网络中可集中控制24台以上压裂车和2台以上混砂车及混配车、液氮泵车，它能够实时采集、显示、记录压裂作业的全过程，对网络内各混砂车的数据曲线进行合并组合，并对工作数据进行相关处理、记录保存，打印输出施工数据和曲线。仪表车系统采用环行冗余以太网与plc相连接，整个网络采用环行网络连接任何一台掉线不影响其余设备。系统可进行有线通讯和无线通讯的方式传输，可以扩展外围设备，预留了数据、图像远传通道，并可为用户提供远程监控中心后台监控平台软硬件，为以后的系统升级留有接口。

整套仪表车控制系统采用西门子公司plc及其i/o模块，采集各控制站的开关量、模拟量信号，经过运算处理对现场设备进行直接控制，同时，通过工业以太网与压裂车进行通讯并将采样信号、设备动作信号、故障信号等现场状况实时传递到监控和管理计算机。

在本申请中，工控机数据通信采用工业环形以太网形式，操作系统为中文windowsntworkstation4.0，系统组态软件采用wincc6.2，控制级编程采用plc的专用编程软件、工具和函数库。数据交换通过opc方式，整个网络允许外部服务器进行访问，进行施工数据数据与曲线的打印。通过工业环形以太网通讯网络，实现整个系统控制功能。将计算机技术、通信和网络技术、数据库技术、数据采集和控制技术有机地结合在一起，技术成熟，整个系统技术先进，运行可靠，容易扩展，能够满足系统的功能要求和远期的发展需求。

在其他一些实施方案中，工控机上还连接有打印机和告警模块，告警模块包括告警灯和蜂鸣器，告警灯采用lte5071j，蜂鸣器采用lzq-2715b220v，告警灯和蜂鸣器均通过串口连接到工控机上，利用告警灯和蜂鸣器来实现声光告警。

工控机配置的i/o口包括串口、并口、usb接口和以太网接口，接口多样，便于与外部设备连接通信。

第一台上控制柜与第二台上控制柜均采用西门子s7-1200系列plc控制柜。第一台上控制柜与第二台上控制柜均包括plc控制器、开关电源、继电器、信号处理以及信号转换设备。以触摸屏来实现对一台压裂车的就地启动/停止、急停、油门控制（油门控制采用电子油门控制反馈单元直接电动控制，可反馈给定值，以此值同步修正发动机转速）、档位调整，并对发动机的油温、油压、转速、水温等及变矩器的油温、油压以及大泵的油温、油压、排量（瞬时、累计）、出口压力等进行实时显示。就地台上操作可根据实际工况选择需要的大泵压力值，并对超压报警值预先设置，通过档位的调整及油门的调节使大泵的输出压力保持在需要的压力值范围，当大泵压力达到超压报警值时，控制系统可自动降低油门至怠速运行并声光报警，以达到超压自动保护的目的。

在使用时，远程操作人员（仪表车上）可通过工业计算机完成整个作业过程的程序预置和实时监控。就地操作人员（混砂车或者压裂车上）可通过触摸屏上所显示的实时作业数据观察和调整作业过程，方便调度。该系统能够帮助现场技术人员精确掌握施工数据，分析施工状况，指挥现场施工，有利于保证施工质量，及在井生产过程中出现问题时，便于查找和分析原因。同时，由于作业现场的复杂性和施工地点的不确定性，该数据采集系统具有良好的可靠性、可移动性和抗干扰能力，能方便快速的从一个施工现场转移到另一个施工现场。它适用于陆上/海洋油气井酸化压裂，防砂作业的全过程监控，能保存每次作业的施工数据，并打印输出施工数据和曲线。

以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。