DQ-90型顶驱的自动化控制研究

【摘要】顶驱(TDS)是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一,和之前的转盘式钻井设备相比,其优势已非常明显。本文的研究对象DQ-90型顶驱是理论钻井深度达9000米的机电液一体化钻井设备。DQ-90型顶驱的自动化控制研究是以顶驱的机械运动原理和机械驱动的液压系统为基础,提出集散式的控制系统(DistributedControlSystem)。顶驱控制采用西门子的DCS控制系统(PCS7),集散式控制系统组态对象选用西门子S7-300PLC,人机界面(HMI)采用WinCCflexible。本文主要对其控制站进行分析,根据DQ-90型顶驱的输入输出点数进行硬件选择和组态和定义符号地址。整个顶驱控制系统的设计在此可以分为对主电机的控制,对液压驱动系统电磁阀的控制,还有对传感器反馈给人机界面指示灯显示的功能程序控制三大部分。对电机的控制包括主电机钻进和上扣的正转控制,卸扣时的反转控制,和主电机工作时的转速控制。依据顶驱主电机的正反转和调速的工作情况进行分析,编写所需控制程序,主电机正转程序应考虑到扭矩传感器反馈给CPU的扭矩信号。顶驱对液压电磁阀的控制是驱动整个顶驱工作的主要部分。本文以顶驱接立根时上卸扣装置的自动化控制为例,进行工作原理分析,并且完成输入输出点地址符号定义；对于几个信号指示灯的控制,应先分析其各自的功能,编写出顺序功能图,最后编写出PLC的控制程序。整个顶驱装置的自动化控制参照此例就很容易得出。
【作者】古晖晖；
【导师】张洪生；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】机电液一体化；DCS系统；9000米顶驱；S7-300PLC控制站；控制编程；

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