一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统论文和设计-樊祎

全文摘要

本实用新型提出了一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，旨在遇到电控液、气阀岛控制故障时，能够准确的对故障进行诊断与排除。具体包括多个阀岛(100)：用于执行由PLC总站(300)发出的控制信号；多个操控开关(200)：用于向PLC总站(300)发送控制命令；PLC总站(300)：用于接收由多个操控开关(200)发送的控制命令，将控制命令转化为控制信号发送至对应的阀岛(100)，同时接收由阀岛工作状态检测器(500)发送的输出信息，将控制信号和输出信号进行对比形成反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息传输至HMI触摸屏(400)；HMI触摸屏(400)：将控制信号、输出信号和反馈信息显示在屏幕上，以及阀岛工作状态检测器(500)：用于检测阀岛(100)控制系统工作状态。

主设计要求

1.一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，其特征在于，包括多个阀岛(100)、操控开关(200)、PLC总站(300)、HMI触摸屏(400)和阀岛工作状态检测器(500)；所述多个阀岛(100)，每个阀岛(100)至少包括多个电磁阀(110)和至少一个阀控制模块(120)，与PLC总站(300)和阀岛工作状态检测器(500)电连接，用于执行由PLC总站(300)发出的控制信号；所述多个操控开关(200)，与PLC总站(300)电连接，用于向PLC总站(300)发送控制命令，每个操控开关(200)与特定的阀岛(100)对应；所述PLC总站(300)，与多个操控开关(200)、HMI触摸屏(400)、多个阀岛(100)以及阀岛工作状态检测器(500)电连接，用于接收由多个操控开关(200)发送的控制命令,将控制命令转化为控制信号发送至对应的阀岛(100)，同时接收由阀岛工作状态检测器(500)发送的输出信息，将控制信号和输出信号进行对比形成反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息传输至HMI触摸屏(400)；所述HMI触摸屏(400)，与PLC总站(300)电连接，用于接收由PLC总站(300)传输的控制信号、输出信号和反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息显示在屏幕上；所述阀岛工作状态检测器(500)，与每一个阀岛(100)的每一个电磁阀(110)输出端以及PLC总站(300)电连接，用于检测每一个阀岛(100)的每一个电磁阀(110)的输出信号，并将检测到的每一个阀岛(100)的每一个电磁阀(110)的输出信号传输至PLC总站(300)。

设计方案

1.一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，其特征在于，包括多个阀岛(100)、操控开关(200)、PLC总站(300)、HMI触摸屏(400)和阀岛工作状态检测器(500)；

所述多个阀岛(100)，每个阀岛(100)至少包括多个电磁阀(110)和至少一个阀控制模块(120)，与PLC总站(300)和阀岛工作状态检测器(500)电连接，用于执行由PLC总站(300)发出的控制信号；

所述多个操控开关(200)，与PLC总站(300)电连接，用于向PLC总站(300)发送控制命令，每个操控开关(200)与特定的阀岛(100)对应；

所述PLC总站(300)，与多个操控开关(200)、HMI触摸屏(400)、多个阀岛(100)以及阀岛工作状态检测器(500)电连接，用于接收由多个操控开关(200)发送的控制命令,将控制命令转化为控制信号发送至对应的阀岛(100)，同时接收由阀岛工作状态检测器(500)发送的输出信息，将控制信号和输出信号进行对比形成反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息传输至HMI触摸屏(400)；

所述HMI触摸屏(400)，与PLC总站(300)电连接，用于接收由PLC总站(300)传输的控制信号、输出信号和反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息显示在屏幕上；

所述阀岛工作状态检测器(500)，与每一个阀岛(100)的每一个电磁阀(110)输出端以及PLC总站(300)电连接，用于检测每一个阀岛(100)的每一个电磁阀(110)的输出信号，并将检测到的每一个阀岛(100)的每一个电磁阀(110)的输出信号传输至PLC总站(300)。

2.根据权利要求1所述的一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，其特征在于，所述阀岛(100)，包括司钻坊阀岛，并车阀岛以及绞车阀岛。

3.根据权利要求1所述的一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，所述至少一个阀控制模块(120)包括：

通信总线(121)，用于接收由PLC总站(300)发送的命令信号；

处理控制单元(122)，连接到所述通信总线(121)，用于从所述通信总线(121)提取用于控制多个电磁阀(110)的控制信号，并将对应的控制信号发送到对应的电磁阀(110)。

4.根据权利要求3所述的一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，所述通信总线(121)可以为并行类型，也可以为串行类型。

5.根据权利要求1所述的一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，其特征在于，所述PLC总站(300)由S7-300CPU组成，并包含DP接口。

6.根据权利要求1所述的一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，其特征在于，所述PLC总站(300)，与阀岛工作状态检测器(500)和HMI触摸屏(400)均通过DP网络进行连接。

7.根据权利要求1所述的一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，其特征在于，所述阀岛工作状态检测器(500)，包括压力反馈开关(510)，PLC从站(520)和电源模块(530)；

所述压力反馈开关(510)，设置于每个电磁阀(110)的输出端，用于检测电磁阀(110)的输出信号；

所述PLC从站(520)，与压力反馈开关(510)采用电缆连接，用于采集电磁阀(110)的输出信号，并将电磁阀(110)的输出信号传输至PLC总站(300)；

所述电源模块(530)，为各用电模块供电。

8.根据权利要求7所述的一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，其特征在于，所述PLC从站(520)为ET200S。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井电控液、气阀岛控制测试领域，具体涉及一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统。

背景技术

在石油开采过程中，需要用电控液、气阀岛控制钻井生产过程。然而，电控液、气阀岛控制系统发生故障频率较高，而且故障点较多，从而使得故障排查难度较高。因此，当前遇到电控液、气阀岛控制故障，需要工作人员对故障排查技术掌握的熟练程度比较高，导致现场维修人员对故障点的诊断、排查和维修及其费时费力。而且，在故障诊断排查过程中，经常会出现故障诊断不清和误判断的现象，从而造成停钻，影响钻井钻进速度，极大的影响了工程效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服石油开采过程中现有技术遇到电控液、气阀岛控制故障时不能快速对故障进行诊断排查和故障诊断排查工作效率低等问题，提供了一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案包括如下步骤：

一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，其特征在于，包括多个阀岛、操控开关、PLC总站、HMI触摸屏和阀岛工作状态检测器；

所述多个阀岛，每个阀岛至少包括多个电磁阀和至少一个阀控制模块，与PLC总站和阀岛工作状态检测器电连接，用于执行由PLC总站发出的控制信号；

所述多个操控开关，与PLC总站电连接，用于向PLC总站发送控制命令，每个操控开关与特定的阀岛对应；

所述PLC总站，与多个操控开关、HMI触摸屏、多个阀岛以及阀岛工作状态检测器电连接，用于接收由多个操控开关发送的控制命令，将控制命令转化为控制信号发送至对应的阀岛，同时接收由阀岛工作状态检测器发送的输出信息，将控制信号和输出信号进行对比形成反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息传输至HMI触摸屏；

所述HMI触摸屏，与PLC总站电连接，用于接收由PLC总站传输的控制信号、输出信号和反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息显示在屏幕上；

所述阀岛工作状态检测器，与每一个阀岛的每一个电磁阀输出端以及PLC总站电连接，用于检测每一个阀岛的每一个电磁阀的输出信号，并将检测到的每一个阀岛的每一个电磁阀的输出信号传输至PLC总站；

所述阀岛，包括司钻坊阀岛，并车阀岛以及绞车阀岛；

所述至少一个阀控制模块包括：

通信总线，用于接收由PLC总站发送的命令信号；

处理控制单元，连接到所述通信总线，用于从所述通信总线提取用于控制多个电磁阀的控制信号，并将对应的控制信号发送到对应的电磁阀；

所述通信总线可以为并行类型，也可以为串行类型；

述PLC总站由S7-300CPU组成，并包含DP接口；

所述PLC总站，与阀岛工作状态检测器和HMI触摸屏均通过DP网络进行连接；

所述阀岛工作状态检测器，包括压力反馈开关，PLC从站和电源模块；

所述压力反馈开关，设置于每个电磁阀的输出端，用于检测电磁阀的输出信号；

所述PLC从站，与压力反馈开关采用电缆连接，用于采集电磁阀的输出信号，并将电磁阀的输出信号传输至PLC总站；

所述电源模块，为各用电模块供电；

所述PLC从站为ET200S。

本实用新型与现有技术相比，具有增益效果如下：

（1）本实用新型一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统将PLC总站和PLC从站进行单向连接，通过比较控制信号和输出信号，实现快速、准确的电控液、气阀岛控制故障诊断；

（2）将PLC总站的CPU和HMI触摸屏进行双向连接，将电控液、气阀岛控制故障进行有效的可视化展示，帮助现场维修人员，快速而准确诊断故障发生的部位和问题的性质，并为现场维修人员初步提供解决问题思路，从而缩短维修时间，提高效率。

附图说明

图1为本实用新型一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统结构图；

图2为本实用新型一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统的阀岛结构示意图；

图3为本实用新型一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统的阀岛工作状态检测器结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细说明：

本实用新型提出的一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统，该系统结构图如图1所示，其特征在于，包括多个阀岛100、操控开关200、PLC总站300、HMI触摸屏400和阀岛工作状态检测器500；

所述多个阀岛100，阀岛结构图如图2所示，每个阀岛100至少包括多个电磁阀110和至少一个阀控制模块120，与PLC总站300和阀岛工作状态检测器500电连接，用于执行由PLC总站300发出的控制信号；

所述多个操控开关200，与PLC总站300电连接，用于向PLC总站300发送控制命令，每个操控开关200与特定的阀岛100对应；

所述PLC总站300，与多个操控开关200、HMI触摸屏400、多个阀岛100以及阀岛工作状态检测器500电连接，用于接收由多个操控开关200发送的控制命令，将控制命令转化为控制信号发送至对应的阀岛100，同时接收由阀岛工作状态检测器500发送的输出信息，将控制信号和输出信号进行对比形成反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息传输至HMI触摸屏400；

所述HMI触摸屏400，与PLC总站300电连接，用于接收由PLC总站300传输的控制信号、输出信号和反馈信息，并将控制信号、输出信号和反馈信息显示在屏幕上；

所述阀岛工作状态检测器500，阀岛工作状态检测器500结构图如图3所示，与每一个阀岛100的每一个电磁阀110输出端以及PLC总站300电连接，用于检测每一个阀岛100的每一个电磁阀110的输出信号，并将检测到的每一个阀岛100的每一个电磁阀110的输出信号传输至PLC总站300。

所述阀岛100，包括司钻坊阀岛，并车阀岛以及绞车阀岛。

所述至少一个阀控制模块120包括：

通信总线121，用于接收由PLC总站300发送的命令信号；

处理控制单元122，连接到所述通信总线121，用于从所述通信总线121提取用于控制多个电磁阀110的控制信号，并将对应的控制信号发送到对应的电磁阀110。

所述通信总线121可以为并行类型，也可以为串行类型。

所述PLC总站300由S7-300CPU组成，并包含DP接口。

所述PLC总站300，与阀岛工作状态检测器500和HMI触摸屏400均通过DP网络进行连接。

所述阀岛工作状态检测器500，包括压力反馈开关510，PLC从站520和电源模块530；

所述压力反馈开关510，设置于每个电磁阀110的输出端，用于检测电磁阀110的输出信号；

所述PLC从站520，与压力反馈开关510采用电缆连接，用于采集电磁阀110的输出信号，并将电磁阀110的输出信号传输至PLC总站300；

所述电源模块530，为各用电模块供电。

所述PLC从站520为ET200S。

一种钻井电控液、气阀岛控制快速智能故障诊断系统通过检测PLC端口的输入与输出情况，直接在HMI触摸屏上增加每路执行器控制逻辑的显示，可直观的在显示屏上观察到每个执行器需要的输入信号及输入信号是否正常;同时在阀岛箱每路执行器的控制信号和输出安装有检测反馈信息的传感器，执行器的工作情况都通过安装在每个阀岛箱里的ET200S采集后通与PLC总站通讯，把每路执行器的控制信号和输出反馈信息传输PLC总站供触摸屏显示反馈信息，每路执行器都形成闭环，并在屏上直观显示;并且当反馈异常时，弹出报警文本，提示故障点的位置使得维修人员可通过显示屏直接显示每路执行器的输入输出及反馈情况，定位故障点位置，便于排查故问题，节省了排查时间。

由上述实施例可知，本实用新型实现快速、准确的电控液、气阀岛控制故障诊断，帮助现场维修人员，快速而准确诊断故障发生的部位和问题的性质，从而缩短维修时间，提高效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

设计图

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