一种钻机参数监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻机参数监测装置，包括数据处理单元、司钻台操作单元、数据采集模块和OPC服务器。所述的数据处理单元通过现场总线接口1连接于司钻台操作单元，通过现场总线接口2和3与多个数据采集模块连接，通过通信接口4与OPC(OLE for Process Control)服务器连接；OPC服务器通过通信接口6与钻机电气控制系统连接；多个数据采集模块通过CAN总线或RS-485总线与数据处理单元串行连接，组成总线型网络拓扑。所述一种钻机参数监测装置采用分布式数据采集方式，具有良好的开放性、高度的分散性，同时现场安装调试方便，从设计、安装、调试和运行维护等多方面满足了石油钻机参数监测的要求。
【专利说明】—种钻机参数监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油钻机运行参数采集与处理【技术领域】，尤其涉及一种在钻井生产过程中对钻机运行参数进行分布式数据采集，并对钻机工作过程进行控制的钻井参数监测装置。
【背景技术】
[0002]钻井是石油勘探开采过程中的主要手段，钻井参数仪表是钻井工程的眼睛，目前广泛应用于钻井生产过程中的实时监测钻井参数的仪表，一般由多个传感器、集中数据采集单元和现场处理计算机等组成。多个传感器连接在钻机的不同部件上，将钻机的转盘转速、转盘扭矩、立管压力和大钩负荷等多个状态转换成数字量、模拟电压或4?20mA电流等信号，所有传感器的输出信号全部连接到集中数据采集单元，经集中数据采集单元的计算机进行A/D采集和数据标度转换后，再将数据传送给现场处理计算机，如司控计算机等(如实用新型专利CN203547704 U，一种通用钻机钻井参数仪)。这种钻机参数仪表存在着明显的缺点:采用集中式的数据采集和处理模式，集中数据采集单元担负着计算、存储和通信处理功能，负荷非常大、功能过于集中，一旦集中数据采集单元出现的问题，整个系统将瘫痪；采用集中式的钻井参数仪，现场布线复杂，拆装维修困难。
【发明内容】
[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种钻机参数监测装置，以实现对石油钻机运行参数的采集、存储和司钻控制等，克服现有技术中钻井参数监测不全面、系统功能难于扩展、现场布线困难及系统功能易瘫痪的问题。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种分布式数据采集的一种钻机参数监测装置，包括数据处理单元、司钻台操作单元、数据采集模块和OPC服务器。所述的数据处理单元通过现场总线接口 I连接于司钻台操作单元，通过现场总线接口 2和3与多个数据采集模块连接，通过通信接口 4与OPC(OLE for Process Control)服务器连接；OPC服务器通过通信接口 6与钻机电气控制系统连接；多个数据采集模块通过CAN总线或RS-485总线与数据处理单元串行连接，组成总线型网络拓扑。
[0005]所述现场总线接口 I和2为CAN通信接口，现场总线接口 3为RS-485通信接口，通信接口 4为以太网接口。
[0006]所述数据采集模块连接于安装在钻机上的传感器，实时测量传感器输出信号，并通过现场总线将测量数据传送给数据处理单元。数据处理单元对数据进行处理和存储后经现场总线接口 I将数据推送给司钻台控制单元；所述司钻台操作单元将钻机运行参数以图表、文本和曲线形式显示，并提供司钻操作按钮键；OPC服务器接收来自数据处理单元的实时数据后存入数据库，通过OPC接口向钻机电气控制系统提供钻机运行参数。
[0007]如所述技术方案，本实用新型具有以下效果:本装置采用分布式数据采集方式，应用多种现场总线技术，将钻机运行参数的采样和计算分布到各个参数采集模块中，使系统具有良好的开放性、高度的分散性，参数测量精度高、测量参数广泛、显示操控方便，现场安装便捷，从设计、安装、调试和运行维护等多方面满足了石油钻机参数监测的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0009]图2为本实用新型的数据处理单元的结构示意图；
[0010]图3为本实用新型的数据采集模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型作进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0012]实施例:一种钻机参数监测装置，包括数据处理单元100、司钻台操作单元200、OPC服务器300和数据采集模块400。请参阅图1?3。
[0013]如图2所示，数据处理单元100包括数据处理核110、数据存储单元120、现场总线接口 I?3(130、140和150)、通信接口 4(160);所述数据处理单元100通过总线接口1(130)与司钻台操作单元200连接；通过现场总线接口 2(140)与多个数据采集模块400连接，获取数据采集模块400的测量参数；也可通过现场总线接口 3(150)与多个数据采集模块410连接，获取其输出参数；通过通信接口 4(160)与OPC服务器(300)连接。所述司钻台操作单元200与数据处理单元100的现场总线接口 I (130)连接。
[0014]如图3所示,数据采集模块400包括数据存储单元401、微处理核402、CAN通信接口 405或RS-485通信接口 406、模拟信号整型电路404和电信号测量单元403，安装在钻机上的传感器500连接于模拟信号整型电路404，通过CAN通信接口 405或RS-485通信接口406连接到数据处理单元100。
[0015]OPC服务器300包括工业服务器310、通信接口 5(320)和通信接口 6 (310)，通过通信接口 5(320)连接于数据处理单元100，通过通信接口 6(310)连接于钻机电气控制系统600。
[0016]所述数据处理单元100，主要功能在于通过现场总线接口 140 (或150)获取数据采集模块400 (或410)的实时采集参数，经处理和存储后，再通过现场总线接口 1(130)发送给司钻台操作单元200进行实时数据显示和钻进过程的操作控制，同时通过通信接口4 (160)将钻机运行实时参数发送给OPC服务器300，经OPC服务器300的通信接口 6 (310)与钻机电气控制系统600进行信息交互。
[0017]所述司钻台操作单元200，其功能是为司钻台的操作人员提供全面、准确、直观的钻机运行参数，司控台的操作人员根据运行参数，对钻机的钻进过程进行控制。
[0018]所述OPC服务器300，其功能是通过通信接口 5(320)获取数据处理单元100的钻机运行参数，并存储在工业服务器中，OPC服务器300提供一套标准的OPC接口及其服务程序，即通信接口 6 (310)，钻机电气控制系统600也具有OPC接口，两个接口互连以实现钻机监测装置与钻机电气控制系统600之间的数据交互。
[0019]所述数据采集模块400，其功能是将钻机运行的物理量，经传感器500转换得到与物理量对应的电压、电流、脉冲或频率信号，经模拟信号整型电路404、电信号测量单元403转换成对应的数字量，并转换成对应物理量的工程值，然后通过CAN总线将工程值主动推送数据给数据处理单元100，或数据处理单元100通过CAN总线或RS-485总线定时查询获取测量数据。
【权利要求】
1.一种钻机参数监测装置，其特征在于，包括:数据处理单元，司钻台操作单元，数据采集模块和OPC服务器，所述的数据处理单元通过现场总线接口 I连接于司钻台操作单元，通过现场总线接口 2和3与多个数据采集模块连接，通过通信接口 4与OPC(OLE forProcess Control)服务器连接OPC服务器通过通信接口 6与钻机电气控制系统连接；多个数据采集模块通过CAN总线或RS-485总线与数据处理单元串行连接，组成总线型网络拓扑。
2.根据权利要求1所述的一种钻机参数监测装置，其特征在于:所述现场总线接口I和2为CAN通信接口，现场总线接口 3为RS-485通信接口，通信接口 4为以太网接口。
【文档编号】E21B44/00GK204041050SQ201420471672
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】李建勇, 张曦, 曹龙汉, 杨波, 李锐, 金钊 申请人:中国人民解放军重庆通信学院