Предыдущая страница реферата | 5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15 | Следующая страница реферата

4.1 Описание автоматизированной системы управления процессом бурения

Зоя 1.1.

Система Зоя 1.1 предназначена для контроля технологических параметров бурения с целью оперативного управления и оптимизации режимов бурения скважин на нефть и газ и обеспечивает:

. автоматический сбор и обработку с расчетом производных параметров и представление текущей информации в наглядной форме на средствах отображения и регистрации бурильщика и бурового мастера;

. документирование результатов бурения в цифро-аналоговом и графическом виде, включая рапорт за смену,

. контроль выхода технологических параметров за установленные пользователем пределы со световой и звуковой сигнализацией этих событий;

. аварийную сигнализацию при выходе параметров "Вес на крюке",

"Давление на входе" за предельные значения с выдачей сигналов блокировки на соответствующее буровое оборудование;

. автономное функционирование пульта бурильщика при отключении ЭВМ;

. высокую эксплуатационную надежность и долговечность при минимальных затратах на техническое обслуживание и метрологическое обеспечение.

К необходимому типовому элементу любой системы автоматического управления относятся датчики технологических параметров. Назначение датчика - преобразование контролируемой или регулируемой величины в величину другого рода, удобную для дальнейшего применения.

В системе присутствуют следующие датчики:
. Датчик веса на крюке устанавливается на неподвижной ветви талевого каната. В качестве первичного преобразователя в датчике используется тензометрический силоизмерительный элемент.
. Датчик контроля момента на роторе (тензометрический) устанавливается на редукторе привода ротора вместо фиксирующей серьги-стяжки или фиксирующей опоры. Контролируется действующее на датчик усилие растяжения или сжатия.
. Датчик контроля ходов насоса (индуктивный датчик приближения) устанавливается на шкиве привода насоса.
. Датчик канала контроля скорости вращения ротора определяет скорость вращения вала привода ротора. В качестве первичного преобразователя применяется датчик приближения. Устанавливается на трансмиссии.
. Датчик давления (тензорезисторный) устанавливается в нагнетательной линии.
. Датчик глубин дает исходную информацию для расчета глубины забоя, подачи, положения тальблока. Датчик цепной передачей связан с валом лебедки.
. Датчик-индикатор изменения расхода бурового раствора на выходе (в желобе) преобразует угол отклонения лопатки от вертикального положения в электрический сигнал в зависимости от уровня и скорости потока.
. В совмещенном датчике плотности - уровня бурового раствора (БР) и плотности БР на выходе в качестве первичного преобразователя применяется дифференциальный манометр. Измеряется гидростатическое давление в погруженных в буровой раствор трубках, через которые под давлением продувается воздух.
. Датчик суммарного содержания горючих газов, выполненный на основе первичного термохимического преобразователя, монтируется вместе с датчиком-индикатором изменения расхода на выходе. Аналогичные датчики применяются для контроля газосодержания и сигнализации во взрывоопасной зоне.
. Датчик температуры БР на входе и выходе выполнен на основе специальной микросхемы и устанавливается, соответственно, в рабочей емкости и в желобе.
. Датчик температуры воздуха (аналогичный) размещен в кабельной распределительной коробке.
. Датчик момента на ключе (тензометрический) устанавливается на приводном тросе ключа.
. Датчик момента на турбобуре (тензометрический) устанавливается на узел стопора ротора.

Информация от датчиков по кабелям передается в блок УКП, где осуществляется преобразование и обработка сигналов, и, затем, в пуль бурильщика и ЭВМ.

Информационно-метрологические характеристики в полном объеме приведены в прилагаемой таблице №.

Таблица №.
|Контролируемый параметр |
|Наименование параметра, единица измерения |Диапазон |
| |контроля |
| | |
|1 Вес на крюке, кН |0 - 5000; 0 - |
| |4000 |
| |0 - 3000; 0 - |
| |2500 |
| |0 - 2000; 0-1500|
|2 Нагрузка на долото, кН |0-500 |
|3. Крутящий момент на роторе, кНм |0-60 0-30 |
|4. Давление на входе, Мпа |0-40 |
|5 Расход на входе, л/с |0-100 |
|6 Обороты ротора, об/мин |0-300 |
|7 Число ходов каждого насоса (до трех), ход/мин|0-125 |
|8 Изменение расхода на выходе, % |0-99 |
|9. Подача, м |0-99,9 |
|10. Положение талевого блока, м |0-60 0-45 |
|11 Глубина забоя, м |0 -9999 |
|12 Положение долота над забоем, м |0 - 9999 |
|13 Текущее время, дата |- |
|14. Время бурения 1 м проходки, мин/м |0-1000 |
|15. Механическая скорость проходки, м/час |0-200 |
|16. Скорость СПО, м/с |0-3 |
|17. Время бурения долотом, мин |0-999999 |
|18. Проходка на долото, м |0-999 |
|19. Плотность бурового раствора (БР),г/смЗ |0,8-2,6 |
|20. Уровень БР, м |0,4-2,0; 0,8-2,4|
| | |
| |1,2-2,8 |
|21 Суммарный объем БР,мЗ |0 - 999,9 |
|22. Изменение суммарного объема БР, мЗ |0-500 |
|23 Суммарное содержание горючих газов, % НКПР |0-50 |
|24. Момент на ключе, кНм |0-60 |
|25. Момент турбобура, кНм |0-30 |
|26 Температура на входе и выходе,°С |0-100 |
|27 Температура воздуха,°С |0-100 |
|28. Плотность промывочной жидкости в желобе, |0,8-2,6 |
|г/смЗ | |

4.2 Место УСО в АСУ процесса бурения

АСУ ТП должна иметь возможность и средства связи с объектом управления. Однако из главных различий между системами обработки данных и
АСУ ТП состоит в том, что последняя должна быть способна в реальном времени получать информацию о состоянии объекта управления, реагировать на эту информацию и осуществлять автоматическое управление ходом технологического процесса. Для решения этих задач ЭВМ, на базе которой строится АСУ ТП, должна относиться к классу управляющих вычислительных машин (УВС), т. е. представлять собой управляющий вычислительный комплекс
(УВК) УВК можно определить как вычислительную машину, ориентированную на автоматический прием и обработку информации, поступающей в процессе управления, и выдачу управляющих воздействий непосредственно на исполнительные органы технологического оборудования. Такая ориентация обеспечивается устройствами связи с объектом (УСО) (рис. ммм) - набором специализированных блоков для информационного обмена между управляющей
ЭВМ и объектом управления. Различают пассивные и активные УСО.
Пассивные устройства выполняют команды опроса датчиков и команды выдачи управляющих воздействий. Они содержат комплекты входных и выходных блоков и блок управления. В состав входных и выходных блоков, обеспечивающих прием аналоговой и дискретной информации, входят преобразователи формы информации типа аналог-код и код-аналог, коммутаторы, усилители и т. п.
Блок управления обеспечивает необходимый обмен информацией с управляющей
ЭВМ и управление всеми блоками устройства, расшифровывает команды, поступающие от ЭВМ, и обеспечивает необходимый обмен информацией через блоки ввода-вывода

Активные УСО способны работать в автономном режиме слежения за состоянием управляемого объекта (процесса), а также выполняют определенные алгоритмы преобразования информации, например, алгоритмы регистрации параметров и сигнализации об отклонении их от нормы, регулирования по одному из относительно простых законов и др. Построение
УСО по активному принципу позволяет повысить надежность АСУ ТП в целом и эффективность использования управляющей вычислительной машины в результате сокращения потока информации, поступающей от объекта управления в управляющую ЭВМ.

Рис. Типовая структура АСУ ТП на базе управляющей ЭВМ.

В настоящем дипломе разрабатывается конструкция функционально законченного устройства связи с объектом в системе сбора и первичной обработки информации о состоянии процесса бурения (рис.ццц). Система сбора и первичной обработки информации о состоянии процесса бурения является важнейшей функциональной подсистемой АСУ ТП ЗОЯ.

В основном схема разработана на интегральных микросхемах ТТЛ серии
К555 и К155. Данная модель является практичной, недорогой и простой и позволяет связать датчик любого типа с IBM PC или эквивалентным компьютером. Подробно рассматриваются принципы функционирования системной шины IBM PC и базовый аппаратный интерфейс, с которым связана вышеуказанная конструкция, а также работа системы прерываний, счетчиков и таймеров.

4.1 Описание работы схемы

В разрабатываемой схеме можно использовать до 64 портов - 32 входных и 32 выходных. В таблице ххх дается распределение портов платы.

Таблица ххх.
|Линия |Номер порта |Наимено- |Функция |Микросхема |
|выбора порта |(16-ричный) |вание | | |
|E0 |300 |PORTA |Паралл.ВВ |Intel 8255 |
| | | |порт А | |
|E1 |301 |PORTB |Паралл.ВВ |Intel 8255 |
| | | |порт В | |
|E2 |302 |PORTC |Паралл.ВВ |Intel 8255 |
| | | |порт С | |
|E3 |303 |PCNTRL |Паралл.ВВ |Intel 8255 |
| | | |Управление | |
|E4 |304 |CNT0 |Счетчик 0 |Intel 8253 |
|E5 |305 |CNT1 |Счетчик 1 |Intel 8253 |
|E6 |306 |CNT2 |Счетчик 2 |Intel 8253 |
|E7 |307 |TCNTRL |Таймер/счетчи|Intel 8253 |
| | | |к | |
| | | |Управление | |
|E8 |308 |ADC |АЦП | |
| | | |Адрес, данные| |
|E9 |309 |STAT |АЦП | |
| | | |Состояние | |
|E10 |30A |START |АЦП | |
| | | |запуск | |
|E11 |30B |DACO |ЦАП | |
| | | |адрес | |
|E12 |30C |GATE |Таймер/счетчи| |
| | | |к | |
| | | |строб | |
|E13 |30D | |Порт ручки | |
| | | |Управления | |
|E14 |30E | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E15 |30F | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E16 |310 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E17 |311 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E18 |312 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E19 |313 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E20 |314 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E21 |315 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E22 |316 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E23 |317 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E24 |318 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E25 |319 | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E26 |31A | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E27 |31B | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E28 |31C | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E29 |31D | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E30 |31E | |Не | |
| | | |задействов. | |
|E31 |31F | |Не | |
| | | |задействов. | |

Параллельный порт ввода-вывода

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: 5 баллов, конспект по русскому, диплом государственного образца.





Предыдущая страница реферата | 5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15 | Следующая страница реферата