[实用新型]钻机环网数字集成司控系统

说明书

技术领域

    本实用新型涉及石油钻机集成司控系统设计与制造领域，尤其涉及石油钻机自动化通信与控制系统制造技术领域。 

背景技术

现有全数字变频电动钻机电控、顶驱、钻井参数、综合录井、铁钻工、集控、柴油计量、LWD等各种全数字设备为独立系统，各系统数据独立，无法有效交流，未实现数据共享，钻头寿命预测和全自动化钻井等高端人工智能程序无法采集足够的信息，井场无线和有线传输重复建设，造成干扰和浪费等。 

经检索，目前还没有类似的钻机环网数字集成司控系统。 

发明内容

为解决上述现有技术所存在的技术问题，本实用新型提出了一种将现有各数字化系统集成以实现数据共享的司控系统，为实现司钻全数字控制、全数字仪表和利用共享的数据应用高端人工智能软件创造了条件。 

本实用新型是通过采用下述技术方案实现的： 

一种钻机环网数字集成司控系统，其特征在于：包括环网柜，在司控房电控柜内和顶驱操作箱内安装IP模块，IP模块与环网柜内交换机连接；在钻井参数仪IPC上安装工业以太网卡，工业以太网卡与环网柜内交换机连接；在环网柜内交换机处安装无线通讯模块，无线通讯模块与综合录井仪无线连接；在铁钻工控制箱内安装IP模块，IP模块与环网柜内交换机连接；在钻头寿命预测服务器内安装工业以太网卡，使其与环网柜内交换机连接。

所述的环网柜内的交换机包括环网上位机交换机、电控系统交换机、顶驱系统交换机、钻头寿命和盘刹交换机、环网柜HMI和备用一交换机、LWD和A7无线接口交换机、集控和计量无线接口交换机、铁钻工和视频交换机、井架工交换机、钻柱自动化处理系统交换机和钻柱平移系统交换机，各交换机之间通过光纤连接，形成环网，环网通过上位机进行组态，确定网络通信地址和通信数据表，通过上位机的IPC建立数据库。 

各交换机均有四个RJ45接口，通过所述电控系统交换机的RJ45接口之一与电控柜的CP443-1模块连接；通过所述顶驱系统交换机的RJ45接口与顶驱控制箱内的CP443-1模块连接；通过所述钻井参数仪交换机与钻井参数仪工控机内的工业以太网卡连接；通过钻井参数仪交换机连接无线模块，与综合录井仪通讯；通过所述铁钻工和视频交换机的RJ45接口与铁钻工的CP443-1模块连接；通过井架工交换机的RJ45接口与井架工交换机的IP模块连接；通过井架工交换机的RJ45接口与钻柱自动化处理系统的CP443-1模块连接；通过钻柱平移系统交换机的RJ45接口与钻柱平移系统的IP模块连接；通过钻头寿命和盘刹交换机的RJ45接口分别与钻头寿命预测服务器的工业以太网卡连接和电子盘刹服务器的IP接口连接；通过环网柜HMI和备用一交换机的两个RJ45接口分别与环网柜HMI和备用一的IP接口连接；通过LWD和A7无线接口交换机的两个RJ45接口分别与上位机IPC和上位PLC即S7-300的CPU连接；通过LWD和A7无线接口交换机的RJ45接口分别与LWD无线接口模块连接和A7无线接口模块连接；通过集控和计量无线接口交换机的两个RJ45接口分别与集控系统无线模块和柴油计量系统无线模块连接。 

LWD和A7无线接口交换机的一处RJ45接口处安装无线接口模块，在LWD服务器处安装无线接口模块，无线接口模块之间通过无线连接，实现LWD与环网上位机的通信，钻井参数仪通过环网获得LWD数据，实现定向钻井时司钻可监视LWD动态曲线的功能。 

所述集控系统无线模块与集控系统建立无线通信连接，实现集控系统的报表数据上网和远程停机功能；所述柴油计量系统无线模块与柴油计量控制箱建立无线连接，实现柴油计量系统报表数据的上网。 

所述司控房内安装有电子盘刹柜、电控柜、环网柜和电源柜，以及左操作台、右操作台、电控HMI1和HMI2、钻井参数HMI3和HMI4和视频显示器V1。 

所述盘刹柜内安装IP通信接口并与钻头寿命和盘刹交换机连接，实现电子盘刹数据的上网。 

所述电控柜为电传动系统的现场从站柜，在其内安装CP443-1通信模块，并与电控系统交换机的RJ45接口连接，实现电控系统数据的上网，如转盘转速和转矩等。 

所述环网柜内安装交换机模块X204-2，通过光纤将各交换机连接形成PROFINET环网，实现钻机设备数据上网及共享功能。所述环网柜内安装有环网柜上位机的IPC和S7-300机架，以及钻头寿命预测服务器和视频服务器VS1。 

所述电源柜内安装有正弦波滤波浪涌抑制保护器，实现电源的净化，为自动化系统提供高质量的电能。