CN201004168Y - 测井车智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于测井车上的智能控制装置。主要解决现有的测井车在实现仪器井下定位、控制运动速度等操作时以人为控制方式来完成，从而导致测井过程受人为干预因素过多影响测井作业准确度的问题。其特征在于：所述智能控制系统还包括中央智能控制单元(S1)、信号检测与传输单元(S2)以及执行驱动单元(S3)，所述执行驱动单元(S3)由模拟信号输出器、驱动放大器以及数字信号输出器组成，其中，驱动放大器、数字信号输出器的驱动信号输出端分别作为测井车电缆绞车液压系统电磁阀、绞车传动数字开关控制器的输入信号连接端。该种测井车智能控制系统可以实现测试作业过程中的自动化控制，不仅提高了测试数据的准确率，同时也大大提高了作业的效率。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种用于油田测井作业时的控制装置，尤其是涉及一种对油田测井车实现智能控制的装置。
背景技术：
在油田测井领域中，普通的测井车在完成不同测试项目的测试过程中，都是通过人为控制方式来实现仪器在井下的位置、运动速度、定位等操作，这种模式下，因为人为干预的因素过多，使得操作者的技术水平、操作熟练程度、设备的运转可靠性等多种因素均可能对测井过程产生影响，进而使测井作业的准确程度受到影响。
实用新型内容：
为了解决现有的测井车在实现仪器井下定位、控制运动速度等操作时以人为控制方式来完成，从而导致测井过程受人为干预因素过多影响测井作业准确度的问题，本实用新型提供一种测井车智能控制系统，该种测井车智能控制系统可以实现测试作业过程中的自动化控制，不仅提高了测试数据的准确率，同时也可以大大提高了作业的效率。
本实用新型的技术方案是：该种测井车智能控制系统，包括测井车电缆张力传感器、测井电缆主深度编码器、绞车液压系统电磁阀、绞车传动数字开关控制器以及中央智能控制单元、信号检测与传输单元、执行驱动单元。
所述中央智能控制单元由置于壳体内的可编程序控制器、嵌入式主板以及位于壳体外的键盘、液晶显示屏组成，其中，可编程序控制器与嵌入式主板之间通过双向数据流信号线联接，键盘、液晶显示屏与嵌入式主板之间通过单向数据流信号线联接；
所述信号检测与传输单元由模拟信号采集器、模拟信号调理器、脉冲信号采集器以及脉冲信号调理器构成，其中模拟信号调理器、脉冲信号调理器的输入信号端分别作为测井车电缆张力传感器、测井电缆主深度编码器与信号检测与传输单元的输入信号连接端，模拟信号调理器、脉冲信号调理器的信号输入端分别连接至模拟信号采集器、脉冲信号采集器的信号输入端，所述模拟信号采集器、脉冲信号采集器与中央智能控制单元中的可编程序控制器的检测信号输入端通过单向数据流信号线联接。
所述执行驱动单元由模拟信号输出器、驱动放大器以及数字信号输出器组成，其中，模拟信号输出器、数字信号输出器的信号输入端分别联接至所述中央智能控制单元中可编程序控制器的控制信号输出端，驱动放大器的小信号输入端与模拟信号输出器的信号输出端相连，驱动放大器、数字信号输出器的驱动信号输出端分别作为测井车电缆绞车液压系统电磁阀、绞车传动数字开关控制器的输入信号连接端。
本实用新型具有如下有益效果：由于采取上述方案，操作者只需通过键盘和液晶显示屏设定测井作业项目，整套测试作业就可以按预定的程序自动进行，仪器的下放、调速、定位、测试、提升等一系列原来必须人为控制的操作均可以自动完成，不仅提高了测试数据的准确率，同时也可以大大提高了作业的效率。
附图说明：
图1是本实用新型的结构示意图。
图中S1-中央智能控制单元，2-信号检测与传输单元，3-执行驱动单元。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
由图1所示，该种测井车智能控制系统，包括测井车电缆张力传感器、测井电缆主深度编码器、绞车液压系统电磁阀以及绞车传动数字开关控制器，其中所述智能控制系统还包括中央智能控制单元S1、信号检测与传输单元S2以及执行驱动单元S3。
所述中央智能控制单元S1由置于壳体内的可编程序控制器、嵌入式主板以及位于壳体外的键盘、液晶显示屏组成，其中，可编程序控制器与嵌入式主板之间通过双向数据流信号线联接，键盘、液晶显示屏与嵌入式主板之间通过单向数据流信号线联接。
所述信号检测与传输单元S2由模拟信号采集器、模拟信号调理器、脉冲信号采集器以及脉冲信号调理器构成，其中模拟信号调理器、脉冲信号调理器的输入信号端分别作为测井车电缆张力传感器、测井电缆主深度编码器与信号检测与传输单元S2的输入信号连接端，模拟信号调理器、脉冲信号调理器的信号输入端分别连接至模拟信号采集器、脉冲信号采集器的信号输入端，所述模拟信号采集器、脉冲信号采集器与中央智能控制单元S 1中的可编程序控制器的检测信号输入端通过单向数据流信号线联接。
所述执行驱动单元S3由模拟信号输出器、驱动放大器以及数字信号输出器组成，其中，模拟信号输出器、数字信号输出器的信号输入端分别联接至所述中央智能控制单元S1中可编程序控制器的控制信号输出端，驱动放大器的小信号输入端与模拟信号输出器的信号输出端相连，驱动放大器、数字信号输出器的驱动信号输出端分别作为测井车电缆绞车液压系统电磁阀、绞车传动数字开关控制器的输入信号连接端。
具体实施时，测井电缆主深度编码器采用光电编码器，脉冲数据根据计量轮的周长尺寸转换成实际长度，即两轮周长。该参数设置要求在其两轮磨损后修正参数确保深度计量的准确性。缺省值为测量轮理论周长，即两轮实际公称尺寸。如果选用其他计量头，本系统可以通过参数修正，确保深度计量的准确性。显示深度是通过对准井口后，才开始计量。测井车电缆张力传感器中张力传感器信号根据电缆直径经放大张力感应系数，确定输入信号与显示张力值的比率可以进行设置。如设置数为2时表示张力系数减少1/2.如设置0.5表示张力读数翻倍，缺省值为1。如果改变张力传感器，本系统能改变张力感应系数而准确显示出实际张力数值。可编程序控制器型号为OMRONCP1H-XA40DR，自带两路模拟输入，两路模拟输出，供电电压交流220V。液晶显示屏、键盘可以选用人机界面实现，型号为ORRONNS10，自带触摸屏功能，可以完全替代外部键盘。使用可编程序控制器的高速计数口，相位差方式输入，与增量旋转编码器连接，可编程序控制器自动加减计数，自动判断旋转方向。同时使用可编程序控制器的普通计数器与磁记录信号连接，根据旋转方向程序判断加减计数。
本实用新型所采用的计算机嵌入式结构为低功耗产品，内部运行部分控制软件以及人机交互软件来实现人机对话，提高了稳定性，确保控制任务不受其它任务的干扰。由传感器产生的信号需要经过变送和放大后才能被采集器识别，因此信号的变送以及放大单元也是控制系统中不可缺少的部分。电流信号需要转变成标准的4-20mA电流，脉冲信号需要放大和整形成24V的方波。同时，为了保证信号的准确性，还需要对信号进行去除干扰、滤波等操作，这一过程统一称为信号调理，由模拟信号调理器、脉冲信号调理器完成。可编程序控制器产生的控制信号为小信号，其功率不足以带动机械执行机构，因此，需要将其产生的控制信号放大到一定的功率，才能满足执行机构的需求。驱动器的选择有两个关键，一个是驱动器的工作匹配性，由于驱动器长期输出大电流，必须保证其工作范围在其额定功率下，否则很容易导致驱动器工作不正常、输出功率不够或者工作不稳定，引起驱动器工作寿命缩短，甚至很容易烧坏驱动器。
具体实现时，还需要考虑整个智能控制系统的供电问题。测井车的电源一般由底盘车发电机和电瓶提供，在实际使用中，由于各种因素，底盘车发电机供给的电源电压并不稳定，并且伴随着许多高频干扰。整个控制系统中，多数电子仪器属于精密仪器，如密度计、计算机系统等，电源的不稳定以及干扰，容易影响到仪器的工作状态以及精度，甚至有可能造成仪器损坏，要保障这些仪器能正常工作，必须提供稳定的电源，因此，可以考虑供电系统由底盘车电瓶取电，经稳压电源滤波后再供给整个控制系统，以保障控制系统工作的正常和精度，电源工作电压为8V DC～28V DC。
本例中采用的可编程序控制器，它包括输入检测、继电器输出控制、高速计数、模拟量输入输出等功能，可采用日本欧姆龙公司生产的64位机。其内部程序所能完成的功能如下文所述：
一、监视。在深度，张力清零后，可编程序控制器定时检测深度脉冲，张力AD值，根据相关系数计算出当前深度，速度，张力，张力差分并送人机界面显示。二、智能控制。目前常规测井项目为测量段和测量速度。在工作过程中，可以在人机界面编辑一条或多条测井项目。启动后，系统自动以高速或系统可设的速度下放电缆，待深度接近设置测量段起始自动变速，调速直至速度等于测量速度，当前测量项目完成后，系统自动执行下一测井项目或自动高速返回井口。三、故障监测、报警。目前可以检测到的故障有：张力超限、张力差分、主副深度误差过大、调速误差过大、深度超限、油压报警。四、通讯并存储。启动测井项目后，系统自动通过RS232接口定时发送时间、当前主副深度、张力、张力差分等数据信息。这些信息也可存在专用存储卡中。如果此项功能及第二部分可以和现场测井仪器连接，可以实现现场智能自动化测井。人机界面程序能动态仿真实时监控作业过程，包含运行状态指示，故障状态指示，如张力报警，张力差分等，显示当前主副深度值、速度值、线缆张力值，在手动状态同样可以监视系统状态。系统接收实时信息反馈，并对测井设备的运行位置、运行速度、运行故障等信息进行实时动态仿真显示。
实际进行测井作业时，测井作业前操作人员按设计设置测井深度、编码器每转脉冲数、磁记号间隔值、张力保护值和各项修正、报警参数等。在下放过程中，系统根据测量仪器实时监测的反馈数字信号与预先设定的参数信息进行对比分析通过程序自动运算得出合理的控制输出，进而控制绞车的液压传动系统，进行相应的调整使得绞车保持稳定的运转速度。当仪器接近预设深度时，系统根据当前速度及深度情况分析运算出正确的输出减速信号进行缓冲减速并保证仪器准确到达预设深度。在提升过程中，仪器离井口较近时，例如300m左右，系统输出信号控制液压系统使绞车放慢速度，以避免因冰、蜡高凝油讲仪器刮入井下。并在整个提升过程中监控钢缆张力的变化情况，如小幅变化系统将根据绞车的运行情况做出相应的调整，以稳定张力值；如急剧变化自动停车并报警提示操作人员，同时继电器闭合。输出给液控电磁阀信号，是液压系统停止工作，滚筒停转。
Claims (1)
1、一种测井车智能控制系统，包括测井车电缆张力传感器、测井电缆主深度编码器、绞车液压系统电磁阀以及绞车传动数字开关控制器，其特征在于：所述智能控制系统还包括中央智能控制单元(S1)、信号检测与传输单元(S2)以及执行驱动单元(S3)；
所述中央智能控制单元(S1)由置于壳体内的可编程序控制器、嵌入式主板以及位于壳体外的键盘、液晶显示屏组成，其中，可编程序控制器与嵌入式主板之间通过双向数据流信号线联接，键盘、液晶显示屏与嵌入式主板之间通过单向数据流信号线联接；
所述信号检测与传输单元(S2)由模拟信号采集器、模拟信号调理器、脉冲信号采集器以及脉冲信号调理器构成，其中模拟信号调理器、脉冲信号调理器的输入信号端分别作为测井车电缆张力传感器、测井电缆主深度编码器与信号检测与传输单元(S2)的输入信号连接端，模拟信号调理器、脉冲信号调理器的信号输入端分别连接至模拟信号采集器、脉冲信号采集器的信号输入端，所述模拟信号采集器、脉冲信号采集器与中央智能控制单元(S1)中的可编程序控制器的检测信号输入端通过单向数据流信号线联接；
所述执行驱动单元(S3)由模拟信号输出器、驱动放大器以及数字信号输出器组成，其中，模拟信号输出器、数字信号输出器的信号输入端分别联接至所述中央智能控制单元(S1)中可编程序控制器的控制信号输出端，驱动放大器的小信号输入端与模拟信号输出器的信号输出端相连，驱动放大器、数字信号输出器的驱动信号输出端分别作为测井车电缆绞车液压系统电磁阀、绞车传动数字开关控制器的输入信号连接端。
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