[發(fā)明專利]一種石油鉆機(jī)的可視化操縱液壓控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210560481.2
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103015966A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王敏;喬紅;戴相富;蘇建華;鄭碎武;王鵬;任冬淳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院自動化研究所
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;F15B21/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油鉆機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石油鉆機(jī)的可視化操縱液壓控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

液壓系統(tǒng)是石油鉆機(jī)的一個關(guān)鍵動力機(jī)構(gòu)，為鉆機(jī)的液壓大鉗、防噴移動裝置、鉆機(jī)移動裝置、液壓倒繩機(jī)、液壓套管扶正臺和液壓盤剎系統(tǒng)提供動力。傳統(tǒng)的石油鉆機(jī)液壓控制方法是通過手動開關(guān)操作，即手動操作液壓多路換向閥、溢流閥等。

在實際操作過程中，由于手動操作開關(guān)眾多，步驟繁瑣，存在誤操作，并且開關(guān)時間長短以及操作精確度對操作員經(jīng)驗要求較高，因而亟待開發(fā)一套操作人性化、交互方便，并且能夠精確操作的可視化操縱液壓控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種石油鉆機(jī)的可視化操縱液壓控制系統(tǒng)，可以以可視化的方式對石油鉆機(jī)液壓系統(tǒng)實行人性化的精確控制動作。

本發(fā)明的石油鉆機(jī)的可視化操縱液壓控制系統(tǒng)包括：可視化人機(jī)交互設(shè)備、可編程數(shù)字信號處理設(shè)備和液壓執(zhí)行設(shè)備。可視化人機(jī)交互設(shè)備通過串行通訊總線和可編程數(shù)字信號處理設(shè)備相連，可編程數(shù)字信號處理設(shè)備通過通電觸發(fā)導(dǎo)線和液壓執(zhí)行設(shè)備相連。其中可視化人機(jī)交互設(shè)備，其提供交互界面以選擇操作對象、設(shè)置參數(shù)并選擇操作動作，并對所選擇和設(shè)置的信息進(jìn)行編碼及糾錯處理；可編程數(shù)字信號處理設(shè)備，用于從可視化人機(jī)交互設(shè)備接收經(jīng)編碼和糾錯處理后的信息，并進(jìn)行驗錯、解碼和數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，生成模擬電觸發(fā)信號；液壓執(zhí)行設(shè)備，用于根據(jù)所述模擬電觸發(fā)信號對所述石油鉆機(jī)的液壓進(jìn)行控制。

所述可視化人機(jī)交互設(shè)備進(jìn)一步包括：觸摸屏，用于在其上選擇操作對象、設(shè)置參數(shù)并選擇動作，將選擇和設(shè)置的信息發(fā)送到上位機(jī)設(shè)備；上位機(jī)設(shè)備，用于對從觸摸屏接收的信息進(jìn)行編碼和糾錯處理；電源，一端通過導(dǎo)線和觸摸屏連接，另一端通過穩(wěn)壓器與上位機(jī)設(shè)備連接；串行通訊總線，用于將上位機(jī)設(shè)備處理后信息發(fā)送至可編程數(shù)字信號處理設(shè)備。

上位機(jī)設(shè)備進(jìn)一步包括：交互界面單元，用于在觸摸屏上顯示交互界面，該交互界面包括用于選擇執(zhí)行目標(biāo)的菜單欄，用于設(shè)置參數(shù)的參數(shù)框，以及用于選擇動作的動作框；液壓參數(shù)設(shè)置單元，用于根據(jù)在觸摸屏中選擇和設(shè)置的信息生成執(zhí)行目標(biāo)、目標(biāo)類型、目標(biāo)動作類型和目標(biāo)動作時間；液壓指令編碼單元，用于對所述執(zhí)行目標(biāo)、目標(biāo)類型、目標(biāo)動作類型和目標(biāo)動作時間進(jìn)行編碼形成液壓動作指令碼；通訊協(xié)議處理單元，用于對所述液壓動作指令碼進(jìn)行糾錯編碼并發(fā)送給可編程數(shù)字信號處理設(shè)備的通訊器。

所述可編程數(shù)字信號處理設(shè)備包括：下位機(jī)設(shè)備，用于接收上位機(jī)設(shè)備發(fā)送的液壓動作指令碼，用于對液壓動作指令碼進(jìn)行驗錯糾錯、解碼，并生成可執(zhí)行的機(jī)器碼，用于將可執(zhí)行的機(jī)器碼轉(zhuǎn)換成模擬觸發(fā)信號；電源，用于為下位機(jī)設(shè)備供電；通電觸發(fā)導(dǎo)線，用于傳送下位機(jī)設(shè)備生成的模擬觸發(fā)信號。

所述液壓執(zhí)行設(shè)備包括多個電磁先導(dǎo)閥、電磁邏輯閥以及控制開關(guān)。

所述執(zhí)行目標(biāo)為液壓控制節(jié)點，是多個電磁先導(dǎo)閥、電磁邏輯閥以及控制開關(guān)其中的一個。

所述目標(biāo)類型為電磁先導(dǎo)閥、電磁邏輯閥以及控制開關(guān)其中的一種。

所述目標(biāo)動作類型包括全開、四分之三開、半開、四分之一開以及全關(guān)；目標(biāo)類型為電磁邏輯閥或控制開關(guān)的液壓執(zhí)行節(jié)點支持全開、全關(guān)兩種目標(biāo)動作類型；目標(biāo)類型為電磁先導(dǎo)閥的液壓執(zhí)行節(jié)點支持全部目標(biāo)動作類型。

所述目標(biāo)動作時間為該液壓執(zhí)行節(jié)點處于某目標(biāo)動作類型的持續(xù)時間。

所述模擬電觸發(fā)信號通過觸發(fā)導(dǎo)線對液壓執(zhí)行設(shè)備的控制開關(guān)、電磁先導(dǎo)閥、電磁邏輯閥進(jìn)行觸發(fā)。

控制開關(guān)通過通電導(dǎo)線對馬達(dá)進(jìn)行開關(guān)控制，電磁先導(dǎo)閥通過液壓管道對電液換向閥進(jìn)行換向控制，電磁邏輯閥通過液壓管道對溢流閥進(jìn)行開關(guān)控制。

本發(fā)明通過可編程數(shù)字信號處理器和開關(guān)對石油鉆機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，并利用觸摸屏可視化操作方式，避免手動控制的誤操作，操作方便，動作靈敏，控制精確。

另外，本發(fā)明的液壓控制參數(shù)都可以通過觸摸屏界面輸入上位機(jī)設(shè)備，通過上位機(jī)設(shè)備中的指令編碼程序進(jìn)行編碼并發(fā)送給可編程數(shù)字信號處理系統(tǒng)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的精確控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明石油鉆機(jī)的可視化操縱液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的可視化人機(jī)交互設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的可視化人機(jī)交互設(shè)備顯示界面示意圖；

圖4是本發(fā)明的可編程數(shù)字信號處理設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的石油鉆機(jī)的可視化操縱液壓控制系統(tǒng)的原理框圖；

圖6是本發(fā)明的液壓動作指令碼示意圖。

具體實施方式