CN110748332A - 一种基于plc的钻井参数仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公布一种基于PLC的钻井参数仪，包括传感器单元、防爆接线箱单元、数据采集单元、触摸显示单元、远程监测单元。所述传感器单元与防爆接线箱单元连接，所述防爆接线箱单元与数据采集单元连接，所述触摸显示单元与数据采集单元以太网接口通信连接，所述远程监测单元与数据采集单元无线通信连接，所述数据采集单元通过电控通信插口与钻机设备电控系统以太网接口通信连接，解决钻机现场设备互联互通问题，本发明采用模块化PLC，可根据用户需求灵活组合，配置成多种参数的钻井参数仪，性能稳定，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及测量仪器仪表，尤其涉及一种基于PLC的钻井参数仪。
背景技术
SIMATIC S7-1200紧凑型控制器是一款节省空间的模块化控制器，内置PROFINET，支持运动控制的高速I/O、对空间要求最小但需要额外I/O的板载模拟量输入，适合要求简单或高级逻辑、HMI和网络功能的小型自动化系统。S7-1200设计紧凑、成本低廉且功能强大，是控制小型应用的完美解决方案。
用户需求灵活组合，配置成多种参数的钻井参数仪，传统的钻井参数仪采用单片机为核心设计外围电路，模块化、可扩展性及灵活性不足。目前钻机设备电控系统采用SIMATIC PLC控制器，传统的钻井参数仪不能实现与钻机现场设备互联互通问题，给使用者带来了很大的不便。
发明内容
针对现有技术中模块化、可扩展性及灵活性不足，本发明提出一种基于PLC的钻井参数仪，本发明采用的技术方案是：
一种基于PLC的钻井参数仪，包括传感器单元、防爆接线箱单元、数据采集单元、触摸显示单元、远程监测单元；所述传感器单元与防爆接线箱单元连接，所述防爆接线箱单元与数据采集单元连接，所述触摸显示单元通过触显通信插口与数据采集单元以太网接口通信连接，所述远程监测单元与数据采集单元无线通信连接。所述数据采集单元通过电控通信插口与钻机设备电控系统以太网接口通信连接，各传感器实时数据传输到电控系统，数据采集单元可接收电控系统设备参数信息，实现与钻机现场设备互联互通。
优选地，所述传感器单元包括大钩悬重传感器、1#立管压力传感器、2#立管压力传感器、吊钳扭矩传感器、顶驱扭矩/顶驱转速信号、转盘转速传感器、转盘扭矩传感器、滚筒编码器、泥浆回流传感器、1#泥浆泵泵冲传感器、2#泥浆泵泵冲传感器、3#泥浆泵泵冲传感器、1#泥浆泵泵压传感器、2#泥浆泵泵压传感器、3#泥浆泵泵压传感器、1#罐体积传感器、2#罐体积传感器、3#罐体积传感器、4#罐体积传感器、5#罐体积传感器、6#罐体积传感器、7#罐体积传感器、8#罐体积传感器、9#罐体积传感器、计量罐体积传感器，分别与防爆接线箱单元相连；所述大钩悬重传感器、1#立管压力传感器、2#立管压力传感器、吊钳扭矩传感器、转盘扭矩传感器、泥浆回流传感器、1#泥浆泵泵压传感器、2#泥浆泵泵压传感器、3#泥浆泵泵压传感器、1#罐体积传感器、2#罐体积传感器、3#罐体积传感器、4#罐体积传感器、5#罐体积传感器、6#罐体积传感器、7#罐体积传感器、8#罐体积传感器、9#罐体积传感器、计量罐体积传感器输出为4mA～20mA信号；所述滚筒编码器输出A/B相正交脉冲信号；所述转盘转速传感器、1#泥浆泵泵冲传感器、2#泥浆泵泵冲传感器、3#泥浆泵泵冲传感器输出为NAMUR接近开关信号；所述顶驱扭矩/顶驱转速信号由顶驱控制系统输出4mA～20mA信号。
优选地，所述防爆接线箱单元汇总传感器单元各传感器的信号，包括司钻房区接线箱、钻台区接线箱、泥浆泵区接线箱、泥浆罐区接线箱；所述司钻房区接线箱分别与大钩悬重传感器、1#立管压力传感器、2#立管压力传感器、吊钳扭矩传感器、顶驱扭矩/顶驱转速信号连接；所述钻台区接线箱分别与转盘转速传感器、转盘扭矩传感器、滚筒编码器、泥浆回流传感器连接；所述泥浆泵区接线箱分别与1#泥浆泵泵冲传感器、2#泥浆泵泵冲传感器、3#泥浆泵泵冲传感器、1#泥浆泵泵压传感器、2#泥浆泵泵压传感器、3#泥浆泵泵压传感器连接；所述泥浆罐区接线箱分别与1#罐体积传感器、2#罐体积传感器、3#罐体积传感器、4#罐体积传感器、5#罐体积传感器、6#罐体积传感器、7#罐体积传感器、8#罐体积传感器、9#罐体积传感器、计量罐体积传感器连接。
优选地，所述数据采集单元包括1#隔离安全栅、2#隔离安全栅、3#隔离安全栅、4#隔离安全栅、5#隔离安全栅、6#隔离安全栅、7#隔离安全栅、8#隔离安全栅、9#隔离安全栅、10#隔离安全栅、11#隔离安全栅、12#隔离安全栅、13#隔离安全栅、14#隔离安全栅、15#隔离安全栅、CPU模块、1#模拟量模块、2#模拟量模块、3#模拟量模块、电源模块、工业交换机、1#无线路由器、电控通信插口、触显通信插口；所述1#隔离安全栅、2#隔离安全栅为2路接近开关输入，2路集电极开路输出，型号为NPEXA-C5D222，钻台区接线箱输出的转盘转速NAMUR接近开关信号、泥浆泵区接线箱输出的1#泥浆泵泵冲NAMUR接近开关信号分别与1#隔离安全栅输入端连接，1#隔离安全栅输出端分别与CPU模块的高速计数器输入端连接，所述CPU模块型号为SIMATIC CPU 1217C DC/DC/DC；所述泥浆泵区接线箱输出的2#泥浆泵泵冲、3#泥浆泵泵冲NAMUR接近开关信号分别与2#隔离安全栅输入端连接，2#隔离安全栅输出端分别与CPU模块的高速计数器输入端连接；所述3#隔离安全栅、4#隔离安全栅为1路频率输入，1路频率输出，型号为NPEXA-C67，钻台区接线箱输出的滚筒编码器A/B相正交脉冲信号分别与3#隔离安全栅、4#隔离安全栅输入端连接，3#隔离安全栅、4#隔离安全栅输出端分别与CPU模块的高速计数器输入端连接；所述司钻房接线箱输出4mA-20mA的大钩悬重信号、1#立管压力信号、2#立管压力信号、吊钳扭矩信号、顶驱扭矩信号、顶驱转速信号、钻台区接线箱输出4mA-20mA的转盘扭矩信号、泥浆回流信号分别与5#隔离安全栅—8#隔离安全栅输入端连接，5#隔离安全栅—8#隔离安全栅输出端分别与1#模拟量模块连接，所述5#隔离安全栅—8#隔离安全栅为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出，型号为NPEXA-CM3D11，所述1#模拟量模块型号为SM 1231；泥浆泵区接线箱输出4mA-20mA的1#泥浆泵泵压信号、2#泥浆泵泵压信号、3#泥浆泵泵压信号、泥浆罐区接线箱输出4mA-20mA的1#罐体积信号、2#罐体积信号、3#罐体积信号、4#罐体积信号、5#罐体积信号分别与9#隔离安全栅—12#隔离安全栅输入端连接，9#隔离安全栅—12#隔离安全栅输出端分别与2#模拟量模块连接，所述9#隔离安全栅—12#隔离安全栅为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出，型号为NPEXA-CM3D11，所述2#模拟量模块型号为SM 1231；泥浆罐区接线箱输出4mA-20mA的6#罐体积信号、7#罐体积信号、8#罐体积信号、9#罐体积信号、计量罐体积信号分别与13#隔离安全栅—15#隔离安全栅输入端连接，13#隔离安全栅—15#隔离安全栅输出端分别与3#模拟量模块连接，所述13#隔离安全栅—15#隔离安全栅为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出，型号为NPEXA-CM3D11，所述3#模拟量模块型号为SM 1231；所述1#模拟量模块、2#模拟量模块、3#模拟量模块分别通过总线与CPU模块连接；所述电源模块分别与1#隔离安全栅—15#隔离安全栅、CPU模块、1#模拟量模块、2#模拟量模块、3#模拟量模块、工业交换机、1#无线路由器通过电源线连接；所述工业交换机与CPU模块以太网接口连接，工业交换机与电控通信插口连接，所述数据采集单元通过电控通信插口与钻机设备电控系统以太网接口通信连接，各传感器实时数据传输到电控系统，数据采集单元可接收电控系统设备参数信息，实现与钻机现场设备互联互通；所述1#无线路由器与工业交换机连接，1#无线路由器提供无线长距离数据传输功能，将数据送往远程监测单元进行显示记录。
优选地，所述触摸显示单元包括触摸屏和安装支架，所述触摸屏型号为SIMATICHMI精智面板TP1500；触摸显示单元通过触显通信插口与数据采集单元以太网接口通信连接，触摸显示单元实现人机交互，包括钻井参数监测界面、起下钻界面、参数刻度界面、参数报警等界面，能进行各仪表参数标定，设置各仪表参数报警值，直观形象地观察各仪表参数，方便操作。
优选地，所述远程监测单元包括2#无线路由器、液晶监视器、服务器、稳压电源、打印机；所述远程监测单元与数据采集单元无线通信连接；所述服务器分别与2#无线路由器、液晶监视器、打印机连接，所述稳压电源分别与2#无线路由器、液晶监视器、服务器、打印机通过电源线连接；远程监测单元在线生成彩色图谱，所有的信息自动存储在服务器，数据按时间顺序存储，现场技术人员能够选择时间或钻井深度调出数据记录并能曲线显示，钻井远程支持中心生产和决策人员可通过网络浏览现场服务器钻井参数信息。
本发明具有如下优点和有益效果：
1.本发明采用模块化PLC，可根据用户需求灵活组合，配置成多种参数的钻井参数仪，具有可扩展性、灵活性等特点，性能稳定。
2.本发明实现与钻机现场设备电控系统互联互通。
3.本发明采用人机交互，操作方便。
附图说明
图1为本发明实施例的框架结构示意图。
图2为本发明实施例的传感器单元组成框图。
图3为本发明实施例的防爆接线箱单元组成框图。
图4为本发明实施例的数据采集单元电路方框图。
图5为本发明实施例的触摸显示单元框架示意图。
图6为本发明实施例的远程监测单元组成框图。
图1中标号说明：1、传感器单元；2、防爆接线箱单元；3、数据采集单元；4、触摸显示单元；5、远程监测单元。
图2中标号说明：101、大钩悬重传感器；102、1#立管压力传感器；103、2#立管压力传感器；104、吊钳扭矩传感器；105、顶驱扭矩/顶驱转速信号；106、转盘转速传感器；107、转盘扭矩传感器；108、滚筒编码器；109、泥浆回流传感器；110、1#泥浆泵泵冲传感器；111、2#泥浆泵泵冲传感器；112、3#泥浆泵泵冲传感器；113、1#泥浆泵泵压传感器；114、2#泥浆泵泵压传感器；115、3#泥浆泵泵压传感器；116、1#罐体积传感器；117、2#罐体积传感器；118、3#罐体积传感器；119、4#罐体积传感器；120、5#罐体积传感器；121、6#罐体积传感器；122、7#罐体积传感器；123、8#罐体积传感器；124、9#罐体积传感器；125、计量罐体积传感器。
图3中标号说明：201、司钻房区接线箱；202、钻台区接线箱；203、泥浆泵区接线箱；204、泥浆罐区接线箱。
图4中标号说明：301、1#隔离安全栅；302、2#隔离安全栅；303、3#隔离安全栅；304、4#隔离安全栅；305、5#隔离安全栅；306、6#隔离安全栅；307、7#隔离安全栅；308、8#隔离安全栅；309、9#隔离安全栅；310、10#隔离安全栅；311、11#隔离安全栅；312、12#隔离安全栅；313、13#隔离安全栅；314、14#隔离安全栅；315、15#隔离安全栅；317、CPU模块；318、1#模拟量模块；319、2#模拟量模块；320、3#模拟量模块；321、电源模块；322、工业交换机；323、1#无线路由器、324、电控通信插口、325、触显通信插口。
图5中标号说明：401、触摸屏；402、安装支架。
图6中标号说明：501、2#无线路由器；502、液晶监视器；503、服务器；504、稳压电源；505、打印机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，为本发明的框架结构示意图，一种基于PLC的钻井参数仪，包括传感器单元1、防爆接线箱单元2、数据采集单元3、触摸显示单元4、远程监测单元5；所述传感器单元1与防爆接线箱单元2连接，所述防爆接线箱单元2与数据采集单元3连接，所述触摸显示单元4与数据采集单元3以太网接口通信连接，所述远程监测单元5与数据采集单元3无线通信连接。所述数据采集单元3通过电控通信插口324与钻机设备电控系统以太网接口通信连接，各传感器实时数据传输到电控系统，数据采集单元可接收电控系统设备参数信息，解决钻机现场设备互联互通问题，本发明采用模块化PLC，可根据用户需求灵活组合，配置成多种参数的钻井参数仪，性能稳定，操作方便。
实施例2
本实施例与实施例1提供的基于PLC的钻井参数仪一致，仅对各个模块进行进一步限制。
本实施例提供的一种基于PLC的钻井参数仪，包括传感器单元1、防爆接线箱单元2、数据采集单元3、触摸显示单元4、远程监测单元5；所述传感器单元1与防爆接线箱单元2连接，所述防爆接线箱单元2与数据采集单元3连接，所述触摸显示单元4与数据采集单元3以太网接口通信连接，所述远程监测单元5与数据采集单元3无线通信连接。
本实施例中，发明的传感器单元1组成框图如图2所示，包括大钩悬重传感器101、1#立管压力传感器102、2#立管压力传感器103、吊钳扭矩传感器104、顶驱扭矩/顶驱转速信号105、转盘转速传感器106、转盘扭矩传感器107、滚筒编码器108、泥浆回流传感器109、1#泥浆泵泵冲传感器110、2#泥浆泵泵冲传感器111、3#泥浆泵泵冲传感器112、1#泥浆泵泵压传感器113、2#泥浆泵泵压传感器114、3#泥浆泵泵压传感器115、1#罐体积传感器116、2#罐体积传感器117、3#罐体积传感器118、4#罐体积传感器119、5#罐体积传感器120、6#罐体积传感器121、7#罐体积传感器122、8#罐体积传感器123、9#罐体积传感器124、计量罐体积传感器125，分别与防爆接线箱单元2连接；所述大钩悬重传感器101、1#立管压力传感器102、2#立管压力传感器103、吊钳扭矩传感器104、转盘扭矩传感器107、泥浆回流传感器109、1#泥浆泵泵压传感器113、2#泥浆泵泵压传感器114、3#泥浆泵泵压传感器115、1#罐体积传感器116、2#罐体积传感器117、3#罐体积传感器118、4#罐体积传感器119、5#罐体积传感器120、6#罐体积传感器121、7#罐体积传感器122、8#罐体积传感器123、9#罐体积传感器124、计量罐体积传感器125输出为4mA～20mA信号，所述顶驱扭矩/顶驱转速信号105由顶驱控制系统输出4mA～20mA信号，所述转盘转速传感器106、1#泥浆泵泵冲传感器110、2#泥浆泵泵冲传感器111、3#泥浆泵泵冲传感器112输出为NAMUR接近开关信号，所述滚筒编码器108输出A/B相正交脉冲信号。
本实施例中，防爆接线箱单元2汇总传感器单元1各传感器的信号，组成框图如图3所示，包括司钻房区接线箱201、钻台区接线箱202、泥浆泵区接线箱203、泥浆罐区接线箱204；所述司钻房区接线箱201分别与大钩悬重传感器101、1#立管压力传感器102、2#立管压力传感器103、吊钳扭矩传感器104、顶驱扭矩/顶驱转速信号105连接；所述钻台区接线箱202分别与转盘转速传感器106、转盘扭矩传感器107、滚筒编码器108、泥浆回流传感器109连接；所述泥浆泵区接线箱203分别与1#泥浆泵泵冲传感器110、2#泥浆泵泵冲传感器111、3#泥浆泵泵冲传感器112、1#泥浆泵泵压传感器113、2#泥浆泵泵压传感器114、3#泥浆泵泵压传感器115连接；所述泥浆罐区接线箱204分别与1#罐体积传感器116、2#罐体积传感器117、3#罐体积传感器118、4#罐体积传感器119、5#罐体积传感器120、6#罐体积传感器121、7#罐体积传感器122、8#罐体积传感器123、9#罐体积传感器124、计量罐体积传感器125连接。
本实施例中，数据采集单元3电路方框图如图4所示，包括1#隔离安全栅301、2#隔离安全栅302、3#隔离安全栅303、4#隔离安全栅304、5#隔离安全栅305、6#隔离安全栅306、7#隔离安全栅307、8#隔离安全栅308、9#隔离安全栅309、10#隔离安全栅310、11#隔离安全栅311、12#隔离安全栅312、13#隔离安全栅313、14#隔离安全栅314、15#隔离安全栅315、CPU模块317、1#模拟量模块318、2#模拟量模块319、3#模拟量模块320、电源模块321、工业交换机322、1#无线路由器323、电控通信插口324、触显通信插口325；所述1#隔离安全栅301、2#隔离安全栅302为2路接近开关输入，2路集电极开路输出，型号为NPEXA-C5D222，钻台区接线箱202输出的转盘转速NAMUR接近开关信号、泥浆泵区接线箱203输出的1#泥浆泵泵冲NAMUR接近开关信号分别与1#隔离安全栅301输入端连接，1#隔离安全栅301输出端分别与CPU模块317的高速计数器输入端连接，所述CPU模块317型号为SIMATIC CPU 1217C DC/DC/DC；所述泥浆泵区接线箱203输出的2#泥浆泵泵冲、3#泥浆泵泵冲NAMUR接近开关信号分别与2#隔离安全栅302输入端连接，2#隔离安全栅302输出端分别与CPU模块317的高速计数器输入端连接；所述3#隔离安全栅303、4#隔离安全栅304为1路频率输入，1路频率输出，型号为NPEXA-C67，钻台区接线箱202输出的滚筒编码器A/B相正交脉冲信号分别与3#隔离安全栅303、4#隔离安全栅304输入端连接，3#隔离安全栅303、4#隔离安全栅304输出端分别与CPU模块317的高速计数器输入端连接；所述司钻房接线箱201输出4mA-20mA的大钩悬重信号、1#立管压力信号、2#立管压力信号、吊钳扭矩信号、顶驱扭矩信号、顶驱转速信号、钻台区接线箱202输出4mA-20mA的转盘扭矩信号、泥浆回流信号分别与5#隔离安全栅305—8#隔离安全栅308输入端连接，5#隔离安全栅305—8#隔离安全栅308输出端分别与1#模拟量模块318连接，所述5#隔离安全栅305—8#隔离安全栅308为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出，型号为NPEXA-CM3D11，所述1#模拟量模块318型号为SM 1231；泥浆泵区接线箱203输出4mA-20mA的1#泥浆泵泵压信号、2#泥浆泵泵压信号、3#泥浆泵泵压信号、泥浆罐区接线箱204输出4mA-20mA的1#罐体积信号、2#罐体积信号、3#罐体积信号、4#罐体积信号、5#罐体积信号分别与9#隔离安全栅309—12#隔离安全栅312输入端连接，9#隔离安全栅309—12#隔离安全栅312输出端分别与2#模拟量模块319连接，所述9#隔离安全栅309—12#隔离安全栅312为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出，型号为NPEXA-CM3D11，所述2#模拟量模块319型号为SM 1231；泥浆罐区接线箱204输出4mA-20mA的6#罐体积信号、7#罐体积信号、8#罐体积信号、9#罐体积信号、计量罐体积信号分别与13#隔离安全栅313—15#隔离安全栅315输入端连接，13#隔离安全栅313—15#隔离安全栅315输出端分别与3#模拟量模块320连接，所述13#隔离安全栅313—15#隔离安全栅315为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出，型号为NPEXA-CM3D11，所述3#模拟量模块320型号为SM 1231；所述1#模拟量模块318、2#模拟量模块319、3#模拟量模块320分别通过总线与CPU模块317连接；所述电源模块321分别与1#隔离安全栅301—15#隔离安全栅315、CPU模块317、1#模拟量模块318、2#模拟量模块319、3#模拟量模块320、工业交换机322、1#无线路由器323通过电源线连接；所述工业交换机322与CPU模块317以太网接口连接，所述工业交换机322通过电控通信插口324与钻机设备电控系统以太网接口通信连接，数据采集单元各传感器实时数据可传输到电控系统，数据采集单元可接收电控系统设备参数信息，实现与钻机现场设备互联互通；所述1#无线路由器323与工业交换机322连接，1#无线路由器(323)提供无线长距离数据传输功能，将数据送往远程监测单元5进行显示记录。
本实施例中，所述触摸显示单元4框架示意图如图5所示，包括触摸屏401和安装支架402，所述触摸屏401型号为SIMATIC HMI精智面板TP1500；触摸显示单元4通过触显通信插口325与数据采集单元3以太网接口通信连接，触摸显示单元实现人机交互，包括钻井参数监测界面、起下钻界面、参数刻度界面、参数报警等界面，能进行各仪表参数标定，设置各仪表参数报警值，直观形象地观察各仪表参数，方便操作。
本实施例中，远程监测单元5组成框图如图6所示，包括2#无线路由器501、液晶监视器502、服务器503、稳压电源504、打印机505；所述远程监测单元5与数据采集单元3无线通信连接；所述服务器503分别与2#无线路由器501、液晶监视器502、打印机505连接，所述稳压电源504分别与2#无线路由器501、液晶监视器502、服务器503、打印机505通过电源线连接；远程监测单元可在线生成彩色图谱，所有的信息自动存储在服务器，数据按时间顺序存储，现场技术人员能够选择时间或钻井深度调出数据记录并能曲线显示，钻井远程支持中心生产和决策人员可通过网络浏览现场服务器钻井参数信息。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于PLC的钻井参数仪，其特征在于，包括传感器单元(1)、防爆接线箱单元(2)、数据采集单元(3)、触摸显示单元(4)、远程监测单元(5)；所述传感器单元(1)与防爆接线箱单元(2)连接，所述防爆接线箱单元(2)与数据采集单元(3)连接，所述触摸显示单元(4)与数据采集单元(3)以太网接口通信连接，所述远程监测单元(5)与数据采集单元(3)无线通信连接，所述数据采集单元(3)通过电控通信插口(324)与钻机设备电控系统以太网接口通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的钻井参数仪，其特征在于，所述传感器单元(1)包括大钩悬重传感器(101)、1#立管压力传感器(102)、2#立管压力传感器(103)、吊钳扭矩传感器(104)、顶驱扭矩/顶驱转速信号(105)、转盘转速传感器(106)、转盘扭矩传感器(107)、滚筒编码器(108)、泥浆回流传感器(109)、1#泥浆泵泵冲传感器(110)、2#泥浆泵泵冲传感器(111)、3#泥浆泵泵冲传感器(112)、1#泥浆泵泵压传感器(113)、2#泥浆泵泵压传感器(114)、3#泥浆泵泵压传感器(115)、1#罐体积传感器(116)、2#罐体积传感器(117)、3#罐体积传感器(118)、4#罐体积传感器(119)、5#罐体积传感器(120)、6#罐体积传感器(121)、7#罐体积传感器(122)、8#罐体积传感器(123)、9#罐体积传感器(124)、计量罐体积传感器(125)，分别与防爆接线箱单元(2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于PLC的钻井参数仪，其特征在于，传感器单元(1)其中所述大钩悬重传感器(101)、1#立管压力传感器(102)、2#立管压力传感器(103)、吊钳扭矩传感器(104)、转盘扭矩传感器(107)、泥浆回流传感器(109)、1#泥浆泵泵压传感器(113)、2#泥浆泵泵压传感器(114)、3#泥浆泵泵压传感器(115)、1#罐体积传感器(116)、2#罐体积传感器(117)、3#罐体积传感器(118)、4#罐体积传感器(119)、5#罐体积传感器(120)、6#罐体积传感器(121)、7#罐体积传感器(122)、8#罐体积传感器(123)、9#罐体积传感器(124)、计量罐体积传感器(125)输出为4mA～20mA信号，所述顶驱扭矩/顶驱转速信号(105)由顶驱控制系统输出4mA～20mA信号，所述转盘转速传感器(106)、1#泥浆泵泵冲传感器(110)、2#泥浆泵泵冲传感器(111)、3#泥浆泵泵冲传感器(112)输出为NAMUR接近开关信号，所述滚筒编码器(108)输出A/B相正交脉冲信号。
4.根据权利要求2所述的一种基于PLC的钻井参数仪，其特征在于，所述防爆接线箱单元(2)汇总传感器单元(1)各传感器的信号，包括司钻房区接线箱(201)、钻台区接线箱(202)、泥浆泵区接线箱(203)、泥浆罐区接线箱(204)；所述司钻房区接线箱(201)分别与大钩悬重传感器(101)、1#立管压力传感器(102)、2#立管压力传感器(103)、吊钳扭矩传感器(104)、顶驱扭矩/顶驱转速信号(105)连接；所述钻台区接线箱(202)分别与转盘转速传感器(106)、转盘扭矩传感器(107)、滚筒编码器(108)、泥浆回流传感器(109)连接；所述泥浆泵区接线箱(203)分别与1#泥浆泵泵冲传感器(110)、2#泥浆泵泵冲传感器(111)、3#泥浆泵泵冲传感器(112)、1#泥浆泵泵压传感器(113)、2#泥浆泵泵压传感器(114)、3#泥浆泵泵压传感器(115)连接；所述泥浆罐区接线箱(204)分别与1#罐体积传感器(116)、2#罐体积传感器(117)、3#罐体积传感器(118)、4#罐体积传感器(119)、5#罐体积传感器(120)、6#罐体积传感器(121)、7#罐体积传感器(122)、8#罐体积传感器(123)、9#罐体积传感器(124)、计量罐体积传感器(125)连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于PLC的钻井参数仪，其特征在于，所述数据采集单元(3)包括1#隔离安全栅(301)、2#隔离安全栅(302)、3#隔离安全栅(303)、4#隔离安全栅(304)、5#隔离安全栅(305)、6#隔离安全栅(306)、7#隔离安全栅(307)、8#隔离安全栅(308)、9#隔离安全栅(309)、10#隔离安全栅(310)、11#隔离安全栅(311)、12#隔离安全栅(312)、13#隔离安全栅(313)、14#隔离安全栅(314)、15#隔离安全栅(315)、CPU模块(317)、1#模拟量模块(318)、2#模拟量模块(319)、3#模拟量模块(320)、电源模块(321)、工业交换机(322)、1#无线路由器(323)、电控通信插口(324)、触显通信插口(325)；所述1#隔离安全栅(301)、2#隔离安全栅(302)为2路接近开关输入，2路集电极开路输出，钻台区接线箱(202)输出的转盘转速NAMUR接近开关信号、泥浆泵区接线箱(203)输出的1#泥浆泵泵冲NAMUR接近开关信号分别与1#隔离安全栅(301)输入端连接，1#隔离安全栅(301)输出端分别与CPU模块(317)的高速计数器输入端连接；所述泥浆泵区接线箱(203)输出的2#泥浆泵泵冲、3#泥浆泵泵冲NAMUR接近开关信号分别与2#隔离安全栅(302)输入端连接，2#隔离安全栅(302)输出端分别与CPU模块(317)的高速计数器输入端连接；所述3#隔离安全栅(303)、4#隔离安全栅(304)为1路频率输入，1路频率输出，钻台区接线箱(202)输出的滚筒编码器A/B相正交脉冲信号分别与3#隔离安全栅(303)、4#隔离安全栅(304)输入端连接，3#隔离安全栅(303)、4#隔离安全栅(304)输出端分别与CPU模块(317)的高速计数器输入端连接；所述司钻房接线箱(201)输出4mA-20mA的大钩悬重信号、1#立管压力信号、2#立管压力信号、吊钳扭矩信号、顶驱扭矩信号、顶驱转速信号、钻台区接线箱(202)输出4mA-20mA的转盘扭矩信号、泥浆回流信号分别与5#隔离安全栅(305)—8#隔离安全栅(308)输入端连接，5#隔离安全栅(305)—8#隔离安全栅(308)输出端分别与1#模拟量模块(318)连接，所述5#隔离安全栅(305)—8#隔离安全栅(308)为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出；泥浆泵区接线箱(203)输出4mA-20mA的1#泥浆泵泵压信号、2#泥浆泵泵压信号、3#泥浆泵泵压信号、泥浆罐区接线箱(204)输出4mA-20mA的1#罐体积信号、2#罐体积信号、3#罐体积信号、4#罐体积信号、5#罐体积信号分别与9#隔离安全栅(309)—12#隔离安全栅(312)输入端连接，9#隔离安全栅(309)—12#隔离安全栅(312)输出端分别与2#模拟量模块(319)连接，所述9#隔离安全栅(309)—12#隔离安全栅(312)为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出；泥浆罐区接线箱(204)输出4mA-20mA的6#罐体积信号、7#罐体积信号、8#罐体积信号、9#罐体积信号、计量罐体积信号分别与13#隔离安全栅(313)—15#隔离安全栅(315)输入端连接，13#隔离安全栅(313)—15#隔离安全栅(315)输出端分别与3#模拟量模块(320)连接，所述13#隔离安全栅(313)—15#隔离安全栅(315)为2路4mA-20mA输入，2路4mA-20mA输出；所述1#模拟量模块(318)、2#模拟量模块(319)、3#模拟量模块(320)分别通过总线与CPU模块(317)连接；所述电源模块(321)分别与1#隔离安全栅(301)—15#隔离安全栅(315)、CPU模块(317)、1#模拟量模块(318)、2#模拟量模块(319)、3#模拟量模块(320)、工业交换机(322)、1#无线路由器(323)通过电源线连接；所述工业交换机(322)与CPU模块(317)以太网接口连接，工业交换机(322)与电控通信插口(324)连接，CPU模块(317)通过工业交换机(322)、电控通信插口(324)与钻机设备电控系统以太网接口通信连接，实现与钻机现场设备互联互通；所述1#无线路由器(323)与工业交换机(322)连接，1#无线路由器(323)提供无线长距离数据传输功能，将数据送往远程监测单元(5)进行显示记录。
6.根据权利要求5所述的一种基于PLC的钻井参数仪，其特征在于，所述触摸显示单元(4)包括触摸屏(401)和安装支架(402)；触摸显示单元(4)通过触显通信插口(325)与数据采集单元(3)以太网接口通信连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于PLC的钻井参数仪，其特征在于，所述远程监测单元(5)包括2#无线路由器(501)、液晶监视器(502)、服务器(503)、稳压电源(504)、打印机(505)；所述远程监测单元(5)与数据采集单元(3)无线通信连接；所述服务器(503)分别与2#无线路由器(501)、液晶监视器(502)、打印机(505)连接，所述稳压电源(504)分别与2#无线路由器(501)、液晶监视器(502)、服务器(503)、打印机(505)通过电源线连接。
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| CN117411919B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-06-04 | 新疆广陆能源科技股份有限公司 | 一种基于无线传输的分布式录井采集装置及控制系统、方法 |
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