PLC及人机界面在石油钻机中的应用.pdfVIP

·经验交流- PLC及人机界面在石油钻机中的应用 高如意1 马维裕1 杨爱荣2 肖 磊3 (1．中油辽河宝石石油装备有限公司，124010，辽宁盘锦；2．辽河石油勘探局华油实业公司， 124010，辽宁盘锦；3．辽河金马油田股份有限公司，124010，辽宁盘锦) 不同于老式机械传动系统，某全变频电驱动钻 机使用电动机拖动绞车、转盘、泥浆泵以及顶驱等设 备，控制部分则采用PLC和HMI(人机界面)。这 样，不仅减少了司钻房到电控房大量的连接电缆，而 筠士l卤卤卤I卤由o I 且由于PLC通信采用带屏蔽的DP线或者光缆，还 匦I固67囱8 大大降低了信号的干扰，使系统运行更稳定可靠。 另外，利用PLC中的CPU和相关输入输出设备，可 以开发出各种智能功能，提高整套钻机的技术水平。 PLC系统中的模块与数据总线接13单元之间由 背板数据总线连接，通过Profibus和CPU进行通信。 1 系统构成 变频器则都通过CBP2板(通信板)作为PLC从站 接入Profibus现场总线，其对应的站地址是唯一的。 由西门子公司s7—300型PLC及MP370型 HMI组成的某钻机控制系统结构见图1。整个系统每个模块上各通道的地址也都是唯一的，因此，CPU 可以通过不同的地址完成对不同从站及通道的访 包括转盘，绞车A、B，l、2、3号泥浆泵、送钻等7台 问。站地址和模块的地址在编制程序时的硬件组态 变频器及PLC主站，远程IO和钻台触摸屏等由一 根紫色的Profibus现场总线串接起来。系统中，主 站(2号站)是整个系统的控制中心，由PS307电源 2 PLc的控制原理 模块、CPU模块、数字量输入输出模块、模拟量输入 模块构成，其中央机架放置在综合控制柜内。lO号 PLC系统的主要控制对象是变频电动机，下面 站为远程IO，位于司钻控制台内，由数字量输入输 以1号泥浆泵为例进行分析。首先在程序中新建一 出模块、模拟量输入模块、计数器模块组成。15号 个功能块(如名字为FCl0)，和1号泥浆泵控制有关 站即HMI设备安装在司钻控制台前面板，用来完成 的程序都放在此功能块中。1号泥浆泵起动程序见 各种控制功能，同时显示设备工作状态、变频器各项 图2。 参数以及故障信息等。 当1号泵手轮在零位时，M44．7闭合，M44．0闭 止、保持住重物，防止溜钩。这些都由PLC编程控 电器KAl得电吸合，控制K1吸合，电磁铁YB松开 (此刻变频器已能通过电动机输出足够大的起升力 制，使系统具有更高的安全可靠性。 矩)，此信号回馈到变频器，电动机开始运转并上升 4结语 至设定转速。’当变频器得到下降命令后要求减速停 机时，如果过早制动，就会磨损制动机构，缩短机械 表4为起重机改造前、后的部分运行参数对比， 寿命；若在电动机停转时才进行制动，电磁制动滞后 可见改造后的起动电流和稳态电流都比改造前小了 动作会引起输出力矩不足使重物跌落。因此，在电 许多。 动机减速制动时，将能量回馈再生单元投入运行，采 采用专用变频器调速系统改造后的桥式起重 用低速制动的方法，当变频器频率下降至设定频率 机，经广东省韶关市胶合板厂木场桥吊一年多的实 践应用证明，重载低速起动可靠、运行稳定，加减速 时(例如6Hz)，端子RUN输出高电平，KAl不吸 合，