1引言
该项目使用SIMATIC控制系统应用在ZJ30DB、ZJ50DB变频电动钻机上。我公司为由四家企业组成的中外合资企业。公司以科技为先导www.cechina.cn,主要生产石油钻井设备及其配套设备、电气控制系统、工程环保项目等。
选用西门子SIMATIC 300系列CPU作为变频电动钻机的控制核心,PLC与变频器的通讯采用Profibus总线。由于高可靠性及野外操作对维修带来的复杂性要求,系统具有冗余备份和远程监控功能。
2系统介绍
该钻井设备布置分为五个区域:钻台区、泵房区、动力及电传动区、固控区、油罐区。钻台区布置有绞车、转盘、顶驱、司钻室、司钻偏房等,为危险作业区,整个区域的电气均要求防爆。泵房区布置有泥浆泵组、电动灌注系统及钻井液管汇;动力及电传动区布置有柴油发电机房、气源净化装置房、辅助发电机房和电控房;固控区布置有泥浆循环罐、泥浆净化设备及套装水罐;油罐区包括油罐、泵、管线。由于钻台区为危险防爆区域,按照国际
3控制系统构成
控制站具有冗余备份功能,由两个SIMATIC CPU 315-2DP模块构成;采用ET200M将现场输入输出点通过Profibus总线连接到控制站,并通过Profibus总线与5台ABB变频器通讯;经理室采用SIMATIC WINCC 软件通过S7协议与控制站通讯;并在控制站通过MPI口外接SIMATIC TC35T以实现远程维护。
4系统功能 整个钻机系统的功能主要包括: (2) 泥浆泵控制:操作员操作司钻室的面板通过ET200M的Profibus-DP将信号传递到控制站S7-300 CPU模块,控制三台泥浆泵的风机、喷淋泵、泥浆泵主电机的启动、停止、速度给定以及相关的联锁保护。由于电机功率较大,要求强制风冷。泥浆泵风机启动后www.cechina.cn,当其风压开关闭合即建立风压时,方可启动泥浆泵主电机。 (3) 绞车控制:使用脉冲编码器通过FM350模块计算大钩高度,对最高位、最低位进行限位,防止“上碰下砸”;具有“自动控制”功能,可根据速度给定手柄的位置确定是否处于自动区域(手柄全行程的0~20%,80%~100%),处于自动区域可自动控制大钩的运行速度以及停止位置;可选择高速、低速、超低速三种速度选择范围以适应不同工况;在起升、下放井架、底座时由于负载重量比较大,使用“超低速”速度选择方式(0~60rpm),而且在起升、下放时,系统具有能耗制动功能,使得操作平稳、可靠。 (4) 转盘控制:采用Profibus-DP协议通讯,可控制转
整套钻机的钻井工艺概况如下:
绞车装置主要用于起升、下放井架、底座、大钩及钻杆;转盘装置用于钻杆的上扣、下扣以及旋转钻杆带动钻头切削岩石;泥浆泵装置将高压泥浆通过管汇注入钻头,不仅起润滑、冷却钻头的作用,还将夹杂着岩石碎屑的泥浆带回泥浆净化系统以便重新使用。
(1) 通过Profibus总线,实现S7-300 CPU与ABB变频器之间的通讯,以完成对相应电机的控制。根据传递参数数量确定PPO类型CONTROL ENGINEERING China版权所有, 编写相应的通讯程序。对关键钻井工艺过程实现安全联锁,若发生故障,在操作台面板上给出声光报警, 并在MP370显示面板上给出报警或故障提示。