本发明专利技术公开了一种泥浆防喷盒控制系统，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱、传感器单元、阀组单元和执行机构，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面。可通过司钻房操作触摸屏实现作泥浆防喷盒的所有功能，包括壳体开合、伸缩臂伸缩、立柱旋转。操作界面操作简单，人机交互性强；总线通讯方式解决了多芯线故障点多的问题；控制系统具有手动操作和自动操作功能，保证司钻人员的多种工况需求；泥浆防喷盒伸缩采用模拟量电磁阀控制，并且设计恒速运动的算法，冲击小，安全性高，工作寿命长。
【技术实现步骤摘要】
一种泥浆防喷盒控制系统及控制方法
本专利技术属于电气设备控制
，涉及一种泥浆防喷盒控制系统，以及该泥浆防喷盒控制系统的控制方法。
技术介绍
在石油钻井起钻作业拆卸钻具时，存于钻具中的泥浆会从钻具卸扣位置喷洒出来，污染钻台环境，影响作业效率。泥浆防喷盒主要用来包裹卸扣位置，防止钻柱中的泥浆喷洒出来。起钻时，钻具卸扣完毕，泥浆防喷盒壳体打开，壳体随着伸缩机构伸出至井口，壳体闭合，吊卡悬持的钻具上提至预定距离，泥浆从卸扣位置喷出至壳体内壁上，顺着壳体内壁从泥浆回收装置中流出，钻具中的泥浆全部流出之后，泥浆防喷盒打开，钻具上提，泥浆防喷盒缩回至原始位置，泥浆防喷盒一个工作流程结束。目前泥浆防喷盒主要有两种控制方式，一种是人工操作泥浆防喷盒本体的电磁阀手柄进行操作；第二种是将泥浆防喷盒本体控制箱通过多芯线的连接形式集成到自动化钻机的集成控制系统中，采用集成司钻台进行操作。第一种方式操作工作强度大，安全性差；第二种操作方式要求对原司钻房进行重新系统改造升级成自动化钻机才可以使用，对于老钻机而言，成本过高，并不适用，并且多芯线连接故障点多；目前泥浆盒的伸缩动作控制均为开关量，动作时都存在伸缩臂伸缩过程冲击过大，无法精准定位，速度不平稳的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种泥浆防喷盒控制系统及控制方法，实现远程司钻房触摸屏操作方式来控制泥浆防喷盒，解决了当前泥浆防喷盒伸缩臂冲击过大的现象，人工劳动强度降低。本专利技术所采用的技术方案是，一种泥浆防喷盒控制系统，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱、传感器单元、阀组单元和执行机构，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面。控制箱内部安装有数据采集模块，数据采集模块将采集的数值输送到数据运算处理模块，数据运算处理模块处理接收到的指令和采集到的信号并进行逻辑运算，由指令输出模块进行输出；控制箱内还安装有急停保护模块，急停继电器工作，并清空所有输出命令；通讯模块与数据运算处理模块连接，信号隔离模块包括输入隔离和输出隔离两部分；控制箱内的配电单元为控制柜、电磁阀、传感器以及操控终端设备供电，温度控制模块包含温控器和加热片.传感器单元包括旋转编码器，旋转编码器安装在旋转马达的齿轮轴上测量旋转马达的旋转角度；传感器单元的压力传感器安装在阀组单元的阀块进油口上，测量泥浆防喷盒的供油压力；传感器单元的伸缩位移传感器一端安装在立柱下方的法兰上，另外一段安装在伸缩臂与立柱同步的滑块上，输出伸缩油缸的位移信号。阀组单元包括打开电磁铁和关闭电磁铁，打开电磁铁和关闭电磁铁控制开合油缸的伸缩；阀组单元还包括伸出电磁铁和缩回电磁铁，伸出电磁铁和缩回电磁铁控制伸缩油缸的伸缩；阀组单元的正转电磁铁和反转电磁铁控制旋转马达的正反向旋转。执行机构包括开合油缸，开合油缸的两端分别与泥浆防喷盒的壳体连接，伸缩油缸的两端分别连接在立柱底座和伸缩臂滑块上；旋转马达固定于立柱底座的旋转机构。HMI操控显示界面安装在司钻房的司钻台，通过供电通讯复合电缆与控制箱连接，控制泥浆防碰盒，以及显示泥浆防喷盒的实时数据；HMI操控显示界面上带有功能键包括：自动去井口，自动回零位，壳体打开，壳体关闭，伸缩臂伸出，伸缩臂缩回，立柱正转，立柱反转，系统急停，标定；以及设定显示：速度设定、编码器旋转角度、伸缩油缸长度和系统压力；以及各指示灯：编码器故障，伸缩传感器故障，井口指示，零位指示和自动模式。本专利技术的特点还在于：一种泥浆防喷盒控制系统的控制方法，具体包括以下步骤：步骤1、系统上电并自检；步骤2、系统模式选择；步骤3、标定位置，包括零位标定和井口位置标定；步骤4、控制设备进行操作包括手动操作和自动操作。步骤1中检测对象包括：急停保护模块是否有信号输入，伸缩位移传感器是否有信号输入，旋转编码器是否有信号输入以及压力传感器的压力信号是否正常。系统模式选择具体为：在急停保护模块未急停、伸缩位移传感器输入信号正常、旋转编码器的输入信号正常时且无手动信号输入时，系统进入自动模式，任一条件不满足，则默认进入手动操作模式。步骤4中手动操作包括：壳体打开、壳体关闭；伸缩臂伸出、伸缩臂缩回；立柱正转、立柱反转；自动操作包括：自动去井口、壳体关闭、泥浆泄流和自动回零位。本专利技术的有益效果是：可通过司钻房操作触摸屏实现作泥浆防喷盒的所有功能，包括壳体开合、伸缩臂伸缩、立柱旋转。操作界面操作简单，人机交互性强；总线通讯方式解决了多芯线故障点多的问题；控制系统具有手动操作和自动操作功能，保证司钻人员的多种工况需求；泥浆防喷盒伸缩采用模拟量电磁阀控制，并且设计恒速运动的算法，冲击小，安全性高，工作寿命长。附图说明图1是本专利技术泥浆防喷盒控制系统及控制方法的原理图；图2是本专利技术泥浆防喷盒控制系统及控制方法的各部件连接关系图；图3是本专利技术泥浆防喷盒控制系统及控制方法的显示界面图；图4是本专利技术泥浆防喷盒控制系统及控制方法的的模式选择图；图5是本专利技术泥浆防喷盒控制系统及控制方法的的自动去井口流程图；图6是本专利技术泥浆防喷盒控制系统及控制方法的的自动回零位流程图；图7是本专利技术整体结构图及运动模型示意图。图中，1.控制箱，2.传感器单元，3.阀组单元，4.HMI操控显示界面，5.液压站，6.执行机构，7.自动去井口，8.自动回零位，9.壳体打开，10.壳体关闭，11.伸缩臂伸出，12.伸缩臂缩回，13.立柱正转，14.立柱反转，15.速度设定，16.系统急停，17.标定，18.编码器旋转角度，19.伸缩油缸长度，20.系统压力，21.编码器故障，22.伸缩传感器故障，23.井口指示，24.零位指示，25自动模式，26.数据采集模块，27.数据运算处理模块，28.指令输出模块，29.急停保护模块，30.通讯模块，31.信号隔离模块，32.配电单元，33、温度控制模块，34.旋转编码器，35.压力传感器，36.伸缩位移传感器，37.打开电磁铁，38.关闭电磁铁，39.伸出电磁铁，40.缩回电磁铁，41.正转电磁铁，42.反转电磁铁，43开合油缸，44.伸缩油缸，45.旋转马达。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1所示，一种泥浆防喷盒控制系统，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱1、传感器单元2、阀组单元3和执行机构6，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面4，方便司钻人员操作。如图2所示，控制箱1内部安装有数据采集模块26，数据采集模块26包含两个模块，第一个是DP模块，用来采集编码器的数值,第二个是模拟量输入模块，用来采集压力传感器35和伸缩位移传感器36的数值，数据采集模块26将采集的数值输送到数据运算处理模块27，数据运算处理模块27处理接收到的指令和采集到的信号并进行逻辑运算，由指令输出模块28将运算完毕的马达旋转和伸缩臂伸缩命令进行输出；控制箱1内还安装有急停保护模块29，通过安装于控制箱1面板上的急停硬开本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种泥浆防喷盒控制系统，其特征在于，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱(1)、传感器单元(2)、阀组单元(3)和执行机构(6)，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面(4)。/n
【技术特征摘要】
1.一种泥浆防喷盒控制系统，其特征在于，包括安装在泥浆防喷盒本体上的控制箱(1)、传感器单元(2)、阀组单元(3)和执行机构(6)，司钻房内部还安装有HMI操控显示界面(4)。
2.根据权利要求1所述的一种泥浆防喷盒控制系统，其特征在于，所述控制箱(1)内部安装有数据采集模块(26)，数据采集模块(26)将采集的数值输送到数据运算处理模块(27)，数据运算处理模块(27)处理接收到的指令和采集到的信号并进行逻辑运算，由指令输出模块(28)进行输出；控制箱(1)内还安装有急停保护模块(29)，急停继电器工作，并清空所有输出命令；通讯模块(30)与数据运算处理模块(27)连接，信号隔离模块(31)包括输入隔离和输出隔离两部分；控制箱(1)内的配电单元(32)为控制柜、电磁阀、传感器以及操控终端设备供电，温度控制模块(33)包含温控器和加热片。
3.根据权利要求1所述的一种泥浆防喷盒控制系统，其特征在于，所述传感器单元(2)包括旋转编码器(34)，旋转编码器(34)安装在旋转马达(45)的齿轮轴上测量旋转马达(45)的旋转角度；传感器单元(2)的压力传感器(35)安装在阀组单元(3)的阀块进油口上，测量泥浆防喷盒的供油压力；传感器单元(2)的伸缩位移传感器(36)一端安装在立柱下方的法兰上，另外一段安装在伸缩臂与立柱同步的滑块上，输出伸缩油缸(44)的位移信号。
4.根据权利要求1所述的一种泥浆防喷盒控制系统，其特征在于，所述阀组单元(3)包括打开电磁铁(37)和关闭电磁铁(38)，打开电磁铁(37)和关闭电磁铁(38)控制开合油缸(43)的伸缩；阀组单元(3)还包括伸出电磁铁(39)和缩回电磁铁(40)，伸出电磁铁(39)和缩回电磁铁(40)控制伸缩油缸(44)的伸缩；阀组单元(3)的正转电磁铁(41)和反转电磁铁(42)控制旋转马达(45)的正反向旋转。
5.根据权利要求1所述的一种泥浆防喷盒控制系统，其特征在于，所述执行机构(6)包括开合油缸(43)，开合油缸(43)的两端分别与泥浆防喷盒的壳体连接，伸缩油缸(...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，杨双业，康宁，邱立波，王辉，周海磊，李博洋，
申请(专利权)人：中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司，宝鸡石油机械有限责任公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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