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我国有着丰富的石油资源,随着陆地、沙漠及海上油田的不断开发以及国际钻井工程项目相继增多,对电驱动钻机控制系统配置的需求量日益增加,系统配置的技术要求不断提高,尤其是对可靠性提出了更高的要求,基于PLC的ZJ120DB石油钻机电气系统将在硬件上为开展智能化钻井搭建一个坚实的平台。
本研究立足国际钻井市场,根据胜利油田ZJ120DB石油钻机满足深井及特殊钻井工艺、电气设备配置特点和管理要求,设计基于PLC的钻机电气系统。ZJ120DB石油钻机的动力控制系统,变频调速控制系统均采用先进的数字化网络控制技术,系统具有优异的调速性能,过载能力强,可靠性高,抗干扰能力强。通过触摸屏、工控机、PLC和Profibus总线通讯进行计算并控制电气参数和钻井参数,系统采集电气参数和钻井参数转换为数字信号,钻机的操作控制系统实现了全数字化,实现钻机的数字化操作功能,满足参数(信号)的显示、存储、打印、远程监控和管理。随着信息网络技术的迅猛发展和相关技术的成熟,石油钻机的控制系统从传统的继电控制回路系统发展到了控制网络、信息网络一体化的控制系统。Profibus-DP总线作为ZJ120DB石油钻机数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间的联系,促使以工业控制网络为基础的企业综合自动化系统逐步形成。PLC是钻机自动化的基础和关键,方案提出了基于PLC的监控网络系统设计。针对ZJ120DB石油钻机电气系统构成特点设计了一套PLC电气系统方案。进行了钻机交流变频电气传动系统设计及控制系统通讯网络设计,以及控制系统主要设备选型与系统集成。ZJ120DB石油钻机电气系统,采用编程软件SIMATIC STEP7 V5.3进行控制程序设计,SIMATIC WinCC Flexible软件进行操作站人机界面设计,工业组态软件SIMATICWinCC V6.0对钻机监控系统进行了设计。并进行了钻机电气性能工业试验,证明了基于该系统的石油钻机电气系统稳定性和可行性。本设计方案已经在胜利油田外部市场ZJ120DB石油钻机上实现应用,稳定可靠,满足钻井施工的技术要求,为胜利油田开拓海外市场提供先进技术设备保障。