一种钻机电控产品测试系统的制作方法

本发明涉及在石油、页岩气开采工程领域，尤其涉及一种钻机电控产品测试系统。

背景技术：

石油钻机电控产品是一个涵盖了发电，输电，配电，电力电子控制，特种电机的一个电力拖动系统；一个充分融合钻井工程工艺的自动化控制系统，同时也包含钻井参数记录分析，通讯，监控等辅助系统，以及随着社会、科技的发展，面临有较强的智能化需求，有较多的钻井工艺，安全保护措施，控制手段等待研究。

石油钻机电控产品一般是由专业的电控产品厂家系统集成后进行车间测试，再到主机厂进行总装及联调，国内目前对电控产品出厂到总装场地进行联调普遍存在两个问题，一个是复杂的电控产品在车间测试不够充分，特别是对一些新增功能和新的设计，以及受到测试条件限制的功能，另外一个是与主机进行总装联调的计划已是要求各专业各厂家产品无质量问题基础之上，这就导致了在总装过程中出现的调试时间拖长，调度困难，抱怨多，客户满意度低等问题。因此为了提升产品的质量、提高公司在市场的竞争优势，建立完善的产品检验手段和测试平台势在必行。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的复杂电控产品在车间测试不够充分，特别是对一些新增功能和新的设计受到测试条件限制的技术问题，提供了一种钻机电控产品测试系统以解决该技术问题。

一种钻机电控产品测试系统，用于对石油天然气钻机电控系统进行功能、性能和安全性测试，保证产品质量，并扩展其对不同电压等级、不同外围连接方式、不同传动方式的适应性，所述电控系统集中安置于电控房内，其特征在于：所述测试系统包括测试设备组和测试配套设施组，所述测试设备组包括：

mcc移动测试平台，用于对mcc供配电回路进行测试；

模拟测试平台，用于在存在所述测试设备组的情况下接收所述测试设备组的数据并输出数据到所述待测电控产品，在没有所述测试设备组时输出模拟数据到所述待测电控产品；

所述测试配套设施组包括：

mcc供配电单元，所述的mcc供配电单元采用单一固定的电压制式对所述测试系统用到的各类辅助电机进行配供电；

绞车能耗制动测试所需设备，包括变频器和切换柜；

换能设备：将工业电网的供电转换成适合各种钻机电控产品工作的电源规格；

操作与驱动设备，进行钻机起钻、下钻操作的设备，包括绞车、转盘、泥浆泵电机

和直流电机；

转接柜，用于连接所述测试设备组、测试配套设施组和待测钻机电控系统，为其供配电以及提供信号传输通路。

进一步的，所述mcc移动测试平台包括：机壳、位于机壳内的机芯电路和指示仪表；

所述的机芯电路包括多个检测回路，每个检测回路包括动力检测回路和控制检测回路，动力检测回路和控制检测回路分别通过动力回路接口和控制回路接口与所述电控房的出线板连接。

进一步的，所述模拟测试平台通过交换机与工控机连接，所述交换机与所述待测电控产品进行以太网通信；

所述模拟测试平台连接到场地信号采集箱，所述场地信号采集箱接收所述操作与驱动设备产生的数据信号。

进一步的，所述绞车能耗制动测试包括交流传动能耗制动测试，其步骤包括：

绞车，包含dwa和dwb两个电机，固定使用dwb电机为能耗制动测试用电机，进行能耗制动测试时，切换能耗制动测试用vfd连接到dwb电机，给定dwb一定的转速，使得dwa电机工作在发电机状态，能量反馈回被测vfd的直流母线，直流母线上直流电压升高，斩波单元投入使用，制动电阻将能量消耗掉，通过监控斩波单元是否工作，检测电压电流变化，制动电阻投入运行，制动电阻温度等的情况从而判断斩波单元和制动电阻工作是否正常。

进一步的，所述绞车能耗制动测试包括直流传动功能测试，包括：

使用一台直流电机带动一台水泵进行水循环，使用所述水循环的扬程作为负载进行测试。

进一步的，所述工控机为具有显示装置的pc工作站，并可通过画面分割器将输出的显示画面分割后通过投影仪或倍福触摸屏进行展示；

所述测试系统还设置有若干个摄像头并连接到视频监控主机，通过交换机将数据通过以太网上传。

本发明的有益效果在于：

1)使用mcc移动测试平台，可以使每一个回路直接与电机直接接通，通过观察测试平台面板上的仪表可以直观地判断电控房内的每个mcc回路接线是否正确；同时，可移动的特性使得所述mcc测试平台可以方便的在测试现场进行场地设置。

2)模拟测试平台通过以太网与被测电控房进行通讯，通过读取工控机程序数据判断从测试平台输入到被测电控房执行的情况反馈，从而判断内部功能是否实现；模拟测试平台是整个测试系统的控制中心，一方面接受了测试设备的各参数，根据测试需求再输出到被测电控系统，同时也可以在没有信号输入的情况下，模拟产生所需信号传输到被测电控系统，从而满足了灵活的电控产品测试要求，解决了现有技术中的技术问题。

3)模拟测试平台可进行多任务并行处理，可在进行数据采集的同时执行操作系统诊断任务，并在不中断采集的情况下实时执行修复任务，解决了现有技术中，钻机电控产品测试系统运行时存在的数据采集和问题修复不能同步进行的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一个实施例的一种钻机电控产品测试系统的模块示意图；

图2为根据一个实施例的一种钻机电控产品测试系统的模拟测试平台的模块示意图；

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

根据附图1示出的一个实施例，公开了一种钻机电控产品测试系统，用于对石油天然气钻机电控系统进行功能、性能和安全性测试，保证产品质量，并扩展其对不同电压等级、不同外围连接方式、不同传动方式的适应性，所述电控系统集中安置于电控房内，其特征在于：所述测试系统包括测试设备组和测试配套设施组，所述测试设备组包括：

mcc移动测试平台，用于对mcc供配电回路进行测试；

模拟测试平台，用于在存在所述测试设备组的情况下接收所述测试设备组的数据并输出数据到所述待测电控产品，在没有所述测试设备组时输出模拟数据到所述待测电控产品；

所述测试配套设施组包括：

mcc供配电单元，所述的mcc供配电单元采用单一固定的电压制式对所述测试系统用到的各类辅助电机进行配供电；

绞车能耗制动测试所需设备，包括变频器和切换柜；

换能设备：将工业电网的供电转换成适合各种钻机电控产品工作的电源规格；

操作与驱动设备，进行钻机起钻、下钻操作的设备，包括绞车、转盘、泥浆泵电机

和直流电机；

转接柜，用于连接所述测试设备组、测试配套设施组和待测钻机电控系统，为其供配电以及提供信号传输通路。

进一步的，所述mcc移动测试平台包括：机壳、位于机壳内的机芯电路和指示仪表；

所述的机芯电路包括多个检测回路，每个检测回路包括动力检测回路和控制检测回路，动力检测回路和控制检测回路分别通过动力回路接口和控制回路接口与所述电控房的出线板连接。

进一步的，所述模拟测试平台通过交换机与工控机连接，所述交换机与所述待测电控产品进行以太网通信；

所述模拟测试平台连接到场地信号采集箱，所述场地信号采集箱接收所述操作与驱动设备产生的数据信号。

进一步的，所述绞车能耗制动测试包括交流传动能耗制动测试，其步骤包括：

绞车，包含dwa和dwb两个电机，固定使用dwb电机为能耗制动测试用电机，进行能耗制动测试时，切换能耗制动测试用vfd连接到dwb电机，给定dwb一定的转速，使得dwa电机工作在发电机状态，能量反馈回被测vfd的直流母线，直流母线上直流电压升高，斩波单元投入使用，制动电阻将能量消耗掉，通过监控斩波单元是否工作，检测电压电流变化，制动电阻投入运行，制动电阻温度等的情况从而判断斩波单元和制动电阻工作是否正常。

进一步的，所述绞车能耗制动测试包括直流传动功能测试，包括：

使用一台直流电机带动一台水泵进行水循环，使用所述水循环的扬程作为负载进行测试。

进一步的，所述工控机为具有显示装置的pc工作站，并可通过画面分割器将输出的显示画面分割后通过投影仪或倍福触摸屏进行展示；

所述测试系统还设置有若干个摄像头并连接到视频监控主机，通过交换机将数据通过以太网上传。

在附图1所示出的实施例中，与转接柜相连的mcc是专门为测试平台配置的供配电回路，电控测试平台由于测试所需配置了绞车，转盘，泥浆泵主电机，这些电机的辅助电机，如风机，油泵等，在主电机运行之前辅助电机需运行，所以不管被测电控系统的传动是600vac/50hz还是600vac/60hz的，交流变频传动均可以使用600vac/50hz的电源进行测试，但是两种电源情况下，主电机的辅助电机却有多种电压制式，比如600vac/50hz,600vac/60hz,480vac/60hz,400vac/50hz,所以为适应不同的电控系统测试，测试用的主电机的辅助电机固定使用一个电压制式400vac/50hz的，使用固定的mcc对其供配电，使用模拟测试平台对其进行控制，而被测的电控系统的主电机的辅助电机使用移动mcc测试平台进行测试。

一般情况下，井场上的小功率（100hp）以下的工频电机以及一些区域的供电（营房电源，录井等），是集中在电控房内进行配电和控制的，这就是mcc(motorcontrolcenter)。以一个常规的70dbs为例，电控系统包含约70个供配电回路，组成5面mcc柜，mcc移动测试平台就是对这些回路的功能进行测试以保证所有回路的相序一致，控制功能达到要求。

目前，这些mcc回路的测试是通过测试人员使用万用表在电控房的出线板的接插件处，用万用表进行测量三相是否有电压，这种方法一般需要两个测试人员，一个人拿万用表的两个表针去接触插针，另外一个人拿着表进行观察和记录。且这种方法的不能测试相序是否正确以及控制功能的正确与否。使用mcc移动测试平台，可以使每一个回路直接与电机接通，观察测试平台面板上的相序表，电压表和电机的工作情况，可以判断电控房内的每个mcc回路接线正确。同时，考虑到移动的方便，制作成移动设备，可以方便的在电控房出线板附近进行测试。

附图2示出了一个模拟测试平台为执行一种测试流程的模块连接的实施例，在绞车转盘泥浆泵液压站的测试设备安装场地安装了一个倍福从站以采集绞车，转盘，泥浆泵，直流电机和液压站的相关参数。通过倍福从站传输到模拟测试平台，模拟测试平台是整个测试系统的控制中心，一方面接受了测试设备的各参数，根据测试需求再输出到被测电控系统。

在另一个实施例中，在没有信号输入的情况下，模拟产生所需信号传输到被测电控系统，由于需要测试被测电控系统的接线是否正确，所以根据被测电控系统的配置使用线缆连接的方式，通过模拟测试平台进行信号的匹配，传输到被测电控系统中。

在另一个实施例中，所述模拟测试平台采用德国倍福公司基于pc的控制器cx5130，使用twincat3编程软件和st结构化语言实现plc程序和hmi程序。plc程序中主要定义了相应点位的变量和处理变量之间的逻辑关系，当需要把编写好的plc程序下载到控制器上时，可以直接扫描已有的输入输出模块，将电气设计好的点位直接连接起来。hmi程序使用twincat3软件自带的plc-hmi功能来编程实现了界面的展示以及界面之间的各种联系和功能操作，它可以使用自带的工具箱以及添加外部的图片进行界面的编辑。hmi程序主要是展示测试平台的操作界面，它可以显示从辅助电机和电控房传输过来的开关量和模拟量信号，也可以模拟需要的开关量和模拟量信号。

在另一个实施例中，模拟测试平台另外还配置有工作站，工作站用高级语言编写的工控机程序来读取被测电控房在接收了测试信号之后的动作信号，存储并显示于倍福从站的hmi，以验证电控产品的正确性，并生成最终的测试报表。

在工业控制计算机上，使用高级语言独立设计、自主研发的：数据归集、数据储存、曲线生成、报表导出软件，并实现调试数据远程传输。最重要的特点是多重任务的执行。例如可以进行数据采集，数据处理，数据输出，实现图形生产以及人机对话，对数据进行存储和自动检索，能够同时对多个任务进行处理。可以在计算机正常进行数据采集的情况下，对各项软件操作系统进行安全可靠地诊断，并对存在的问题及其故障及时的进行修复;并提供维护的接口和系统修复工具，适应多种被测对象的变化。

对数据库进行管理是数据储存管理软件的核心内容。数据管理主要用于读写plc等设备的整体运行状态，并对其进行数据处理和保存。与此同时，数据库管理还应该具备通信功能，可以自动处理来自被测vfd、plc和倍福模拟器的信息，并对其响应进行数据接受、处理、回复,同时对于不同用户进行操作的权限有所限制。

程序运行时可以实时连接现有被测的钻机plc，并读取模拟测试倍福控制器的数据，从而形成反映工作现场情况的动态动画效果，并且通过报表控件、历史趋势控件等系统对其进行分析，最终形成报表数据。通过人机界面用于人机交互。这样，使用应用程序单独的记录储存，可以有效的缩短整个工作量，不再需要传统人工的纸质方式记录。其正常运行过程中，能够对整个工程进行有效监管，对数据及其信息进行有效监测，并对其出现的问题及时进行预警报告。

报表功能采用自动化生成模式，所有的数据包括绞车测试数据、转盘测试数据、泥浆泵测试数据。其它辅助测试数据。所有的数据统一归集生成报表，实现数据自动抽取，报表自动汇总，省时省力。这样就可以对每一个项目的记录，统一的备份和管理。传统的人工填写报表，使用时工作量大，后期维护繁重。而新报表数据动态化，格式多样化，功能易于操作，实用性强。并且提高后期维护性，减少项目成本。

具体地，本发明的一些实施例所提供的基于用例的业务流程的生成装置中各个模块的具体功能可以参见本发明前述方法流程实施例中对应的描述，在此将不再赘述。基于同一发明构思，本发明的一些实施例所提供的基于用例的业务流程的生成装置解决现有技术问题的原理以及有益效果同样可以参见本发明前述方法实施例的实施以及所带来的有益效果，重复之处不再赘述。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、rom、ram等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。