鉆井平臺鉆桿自動排放控制系統(tǒng)研究.pdf

1、鉆桿的自動排放是實現(xiàn)自動化鉆井的重要組成部分，本文結(jié)合課題組自行設(shè)計的鉆桿自動排放系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，分析其機構(gòu)特點，以液壓驅(qū)動作為動力，應(yīng)用PLC和Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)，對實現(xiàn)鉆桿排放的自動化控制進行了研究。 目前用于工業(yè)控制的自動化系統(tǒng)和通信協(xié)議眾多，在比較了它們各自的控制功能優(yōu)缺點后，選擇了西門子PLC和現(xiàn)場總線中的Profibus-DP總線實現(xiàn)對鉆桿排放的自動控制，同時結(jié)合目前通訊技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計鉆桿排放過程的監(jiān)控和

2、操作界面，實現(xiàn)整個控制過程的集中管理，并闡述了Profibus總線良好的可擴展性。 本文首先對總體方案及各機構(gòu)的組成進行介紹，并設(shè)計了控制系統(tǒng)的液壓回路，闡述了各機構(gòu)的功能和動作要求，將其分解、整合，以完成在起鉆、下鉆和離線接立根等過程中的鉆桿操作的動作流程。 然后利用西門子軟件Step7對控制系統(tǒng)進行組態(tài)，利用CPU315-2DP作為Profibus-DP總線的主站，用ET200M作為總線的從站等，完成對現(xiàn)場總線各硬件

3、的組態(tài)和通訊處理。將每個操作過程分為手動、單步、單周期和連續(xù)四個控制模式，以滿足操作過程中的不同需求。對主站進行程序設(shè)計，實現(xiàn)動作的控制。并對機構(gòu)運動中有速度要求和同步要求的部分提出并設(shè)計了PID控制和模糊控制的方案。 采用西門子的監(jiān)控軟件WinCC和WinCC flexible分別組態(tài)設(shè)計上位機監(jiān)控系統(tǒng)和觸摸屏控制界面，并對報警信號及信息歸檔處理進行設(shè)計，以便于監(jiān)控和操作人員對整個系統(tǒng)運行情況的掌握從而做出正確的判斷。