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·机械制造·赵芳，等·陆地石油钻机大钩高度保护系统

陆地石油钻机大钩高度保护系统

赵芳，谌海云，易伟，唐敏，李静

(西南石油大学电气信息学院，四川成都610500)

摘要：大钩是钻井作业中必不可少的起重设备，它的安全运行至关重要。设计中将大钩的实际高度转换为编码器的计数再输入到PLC中，通过PLC的控制作用，使系统作出相应的动作，实现大钩运行在安全范围内，再采用WinCCflexible组态软件组态以及仿真。

关键词：可编程序控制器；保护系统；编码器；WinCCflexible

中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1671-5276(2012)02-0063-02

HeightProtectionSystemofLandOilRigHook

ZHAOFang,CHENHai-yun,YIWei,TANGMin,LIJing

(SouthwestPetroleumUniversity,Electricalinformationinstitute,Chendu610500,China)

Abstract:Hookisaliftingequipmentofwelldiling,anditssafetyoperationisverimportant.Thispaper,changestheactualheightofthehookintotheencodercountcodetobeimputedintoPLC.UnderthecontrolofPLC,thesystemismadedotheappropriateac-tionandthehookisoperatedinthesafeheight.AndWinCCflexibleisusedtodotheconfigurationandsimulationofthesystem.Keywords:PLC;protectionsystem;encoder;WinCCflexible

0引言

大钩是陆地石油钻机配套的设备，主要用于油田深、浅钻井作业中的提升和下放管柱的工具，是钻井作业中必不可少的起重设备。由于钻杆很重，即大钩的负荷很重，若不控制大钩的高度，向上可能会撞坏石油钻机天车，向下可能会砸坏转盘，造成不能生产。因此，确保大钩的高度在一定范围内的意义重大。之前的石油钻机会在绞车上装一个过卷阀，大钩向上保证不会碰天车，但不能保证下砸，功能不齐全，并且精度差，容易误动作。本次设计完全根据大钩的位置来准确控制，让大钩在上碰点和下砸点之间运动，避免事故的发生。

设计采用的编码器是倍加福的增量型编码器RHI9ON-OIAKIR61N-1024,此为高精度的编码器，并且在大钩上下运行多次来回后仍然能保持零位。因此，不用经常去校核零位。而国内的同类产品其精度相对较低，且在大钩上下运行后不能归零，这样来回次数多了就会产生累计误差。

本系统使用的S7-300是模块化小型PLC系统，主要面向制造工程的系统解决方案1。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200PLC

相比较，S7-300PLC采用模块化结构，具备高速(0.6~0.1us)的指令运算速度；集成了方便的人机界面(HMI)服务，使得人机对话的编程要求大大减少；具备强大的通信功能，S7-300PLC可通过编程软件Step7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-

300PLC具有多种不同的通信接口，如多点接口(MPI)集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统

及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统[2}。

1总体设计

本系统通过对编码器数据的读取，将其转换为大钩的实际高度，实现对大钩高度的精确测量。并且根据测量的大钩实际高度与设定的大钩保护上行下行点进行对比，通过Siemens的PLC输出控制指令，控制司钻房气路电磁阀的动作从而控制盘式刹车做出相应的动作，达到保护大钩不超出设定范围的功能，其系统流程如图1所示。

系统通电进入

系统通电进入工作模式

CPUOB1执行

OB1调用执行

需权限操作

具有

权限是

操作指令处理，

逻辑判断