吳德慶　劉鑫

摘 要：PLC作為電動(dòng)鉆機(jī)的控制中心發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，我處現(xiàn)在使用的電動(dòng)鉆機(jī)大部分采用一套PLC控制系統(tǒng)加一套旁路系統(tǒng)的配置，由于鉆井行業(yè)經(jīng)常搬遷且常年處在野外環(huán)境， PLC出現(xiàn)故障的概率較高，這時(shí)作為備用控制系統(tǒng)的旁路控制系統(tǒng)，只能發(fā)揮簡(jiǎn)單應(yīng)急功能，對(duì)實(shí)際的使用造成很多不便與安全隱患，而采用雙PLC控制系統(tǒng)能很好地解決這種問(wèn)題，雖然在設(shè)備配套時(shí)成本稍高一些，但從長(zhǎng)期使用的角度來(lái)看，反而能節(jié)省很多成本。

關(guān)鍵詞：雙PLC系統(tǒng) 安全 經(jīng)濟(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE922 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（b）-0015-01

控制系統(tǒng)作為電動(dòng)鉆機(jī)的核心部分，全電動(dòng)交流變頻鉆機(jī)對(duì)其要求很高，采用雙PLC系統(tǒng)的設(shè)備不但能很好地滿(mǎn)足安全及使用需要，還有諸多優(yōu)勢(shì)。本文將通過(guò)所使用的50DBS鉆機(jī)從安全及經(jīng)濟(jì)角度對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)分析。

1 交流變頻全電動(dòng)鉆機(jī)的控制方式

1.1 PLC通訊控制

在石油鉆井設(shè)備中，PLC控制系統(tǒng)通常由設(shè)在VFD房中的CPU、設(shè)在司鉆操作房中的遠(yuǎn)程分站ET200以及數(shù)量不等數(shù)字/模擬輸入/輸出模塊、供電電源、通訊連接雙絞線等組成。可以根據(jù)司鉆的需要實(shí)現(xiàn)各種鉆井實(shí)際操作，還可以通過(guò)自身內(nèi)部的程序計(jì)算實(shí)現(xiàn)一些保護(hù)功能。

1.2 旁路控制

旁路控制就是通過(guò)多芯線將司鉆房?jī)?nèi)的各類(lèi)開(kāi)關(guān)旋鈕、手柄、手輪與變頻器內(nèi)的端子排連接，實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等操作。旁路控制系統(tǒng)主要是在主控制系統(tǒng)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障后作為應(yīng)急使用。

1.3 雙PLC通訊控制

雙PLC系統(tǒng)就是去除旁路系統(tǒng)，改為兩套完全相同的完整PLC控制系統(tǒng)，一套使用；另一套作為備用。在控制系統(tǒng)中增加兩塊切換板，通過(guò)控制切換板上的繼電器，來(lái)控制PLC系統(tǒng)的供電電源，達(dá)到兩套PLC系統(tǒng)切換目的。

2 PLC通訊控制系統(tǒng)與旁路控制系統(tǒng)各自的特點(diǎn)

2.1 PLC通訊控制系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）控制功能強(qiáng)大。

PLC控制系統(tǒng)具有較大的存儲(chǔ)能力和功能很強(qiáng)的輸入輸出接口。不僅具有數(shù)字邏輯運(yùn)算、實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳送等功能，還能進(jìn)行智能控制、遠(yuǎn)程控制等。配備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、色彩圖像系統(tǒng)的操作臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)鉆井行業(yè)的全面要求。

（2）完善的監(jiān)視與診斷。

PLC控制系統(tǒng)可以通過(guò)內(nèi)部的程序計(jì)算，將實(shí)時(shí)的鉆井參數(shù)、電機(jī)與變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)情況等一一在觸摸屏上顯示出來(lái)，使司鉆在操作時(shí)一目了然。另外PLC控制系統(tǒng)還可以診斷出一些實(shí)時(shí)故障，通過(guò)聲光報(bào)警的形式提醒司鉆。

（3）抗干擾性強(qiáng)。

目前我處井隊(duì)PLC控制系統(tǒng)的通訊線，采用的是西門(mén)子屏蔽雙絞線，它由兩根具有屏蔽保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成，把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定的密度互相攪在一起，每根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消，可降低信號(hào)的干擾程度。這種信號(hào)傳輸線相比較旁路系統(tǒng)的多芯線連接，具有很強(qiáng)的抗干擾性。

（4）保護(hù)性強(qiáng)。

在實(shí)際使用中，PLC系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以書(shū)寫(xiě)保護(hù)性程序，如冷卻風(fēng)機(jī)與電機(jī)的連鎖、潤(rùn)滑系統(tǒng)與電機(jī)的互鎖等等，使誤操作的發(fā)生概率極大地降低；同時(shí)，智能防碰控制系統(tǒng)可以防止游車(chē)上碰下砸事故的發(fā)生，安全可靠性得到極大的提高。另外，PLC控制系統(tǒng)還為鉆機(jī)增加了自動(dòng)送鉆功能，可以滿(mǎn)足恒壓送鉆、恒速送鉆的工藝要求，為高難度井的施工提供了有力的設(shè)備保障。

2.2 旁路控制系統(tǒng)特點(diǎn)

旁路控制系統(tǒng)構(gòu)造很簡(jiǎn)單，操作比較方便，造價(jià)比較低，主要在半電動(dòng)鉆機(jī)和直流電動(dòng)鉆機(jī)使用較多。由于其只能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)等簡(jiǎn)單功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)強(qiáng)大的顯示和檢測(cè)保護(hù)功能，且其抗干擾性很差，已無(wú)法滿(mǎn)足交流變頻全電動(dòng)鉆機(jī)控制電機(jī)的安全使用要求（特別是絞車(chē)電機(jī)）。

3 雙PLC系統(tǒng)在安全、經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)

3.1 安全方面

在平時(shí)使用過(guò)程中，PLC系統(tǒng)發(fā)生故障的概率較高，如果按普通鉆機(jī)的常規(guī)配置，一旦PLC系統(tǒng)發(fā)生故障，使用旁路系統(tǒng)我們是無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行打鉆或起下鉆作業(yè)的，因?yàn)檫@時(shí)觸摸屏上的所有的鉆井實(shí)時(shí)參數(shù)都無(wú)法顯示，所有的PLC系統(tǒng)保護(hù)程序，如控制閥島使盤(pán)剎系統(tǒng)工作的功能、游車(chē)上碰下砸功能、電機(jī)風(fēng)壓檢測(cè)功能等都無(wú)法起到作用，同時(shí)絞車(chē)控制精度也會(huì)降低，且自動(dòng)送鉆電機(jī)也無(wú)法使用，這樣都造成了巨大的安全隱患。

而采用雙PLC控制系統(tǒng)就不會(huì)存在這樣的問(wèn)題，只要使用中的PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障，一鍵切換30 s就可以啟用另一PLC系統(tǒng)，既簡(jiǎn)單方便，又避免了巨大安全隱患的出現(xiàn)，給現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)提供了巨大的方便。

3.2 經(jīng)濟(jì)方面

配備雙PLC系統(tǒng)的鉆機(jī)，比配備一套PLC系統(tǒng)一套旁路系統(tǒng)的鉆機(jī)在成本上大概貴10萬(wàn)元左右，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的使用角度來(lái)看就非常劃算了。

首先，單一PLC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件損壞同樣要更換配件，而雙PLC系統(tǒng)相當(dāng)于只是相當(dāng)于提前備好了一套配件，當(dāng)有硬件損壞時(shí)同樣可以替換使用，所以并不會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)。

其次，電動(dòng)鉆機(jī)平均每年大概出現(xiàn)五到六次PLC系統(tǒng)故障，一般出現(xiàn)PLC系統(tǒng)故障的平均維修時(shí)間大概在2～3 h，有時(shí)為了保證井下安全，還需用備用電機(jī)臨時(shí)起鉆，這樣浪費(fèi)的時(shí)間更多，而井隊(duì)運(yùn)營(yíng)1 h的成本大概在1000元左右，這樣算下來(lái)配備雙PLC系統(tǒng)的設(shè)備在使用7年左右就會(huì)將這10萬(wàn)元節(jié)省下來(lái)。

最后，旁路系統(tǒng)由于其無(wú)法滿(mǎn)足交流變頻全電動(dòng)鉆機(jī)的安全需求，一旦出現(xiàn)安全事故，所造成的經(jīng)濟(jì)損失是無(wú)法估算的。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)從安全和經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)分析，雙PLC控制系統(tǒng)對(duì)滿(mǎn)足交流變頻全電動(dòng)鉆機(jī)的各項(xiàng)需求有著諸多的優(yōu)勢(shì)，這點(diǎn)是單PLC控制系統(tǒng)所無(wú)法比擬，所以對(duì)于交流變頻全電動(dòng)鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，配備雙PLC控制系統(tǒng)是非常有必要的。

參考文獻(xiàn)

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