[发明专利]一种石油钻机绞车位置控制系统及方法

权利要求书

1.一种石油钻机绞车位置控制系统，其特征在于，包括PLC控制器、人机界面、绞车电机、绞车编码器和绞车变频器；所述人机界面输出端与PLC控制器输入端相连接；所述PLC控制器输出端与所述绞车变频器输入端相连接；所述绞车变频器输出端与绞车电机相连接；所述绞车电机与绞车编码器分别安装在绞车上；所述绞车编码器输出端与PLC控制器相连接，将绞车位置反馈至PLC控制器。

2.根据权利要求1所述的一种石油钻机绞车位置控制系统，其特征在于，所述PLC控制器采用西门子300或1500系列CPU，用于钻机的逻辑运算和数据处理。

3.根据权利要求1所述的一种石油钻机绞车位置控制系统，其特征在于，所述人机界面采用西门子TP1900系列或工控机，用于人机交互发送指令以及显示设备状态和运行参数。

4.根据权利要求1所述的一种石油钻机绞车位置控制系统，其特征在于，所述绞车变频器采用西门子S120系列或ABB ACS880系列，用于驱动绞车电机。

5.基于权利要求1-4任意一项所述系统的一种石油钻机绞车位置控制方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

在人机界面上操作，发送游车位置控制命令到PLC控制器；

绞车安装绞车编码器并接入到PLC控制器，PLC控制器将测量到的游车实时高度传输给PLC控制器；

PLC控制器结合设定的钩速曲线和剩余的移动距离处理计算得到钻机的最佳运行方式，使电机减速至零的时候正好达到设定的高度。

6.根据权利要求5所述的一种石油钻机绞车位置控制方法，其特征在于，所述控制命令包括游车高度、最大钩速和加减速度。

7.根据权利要求5所述的一种石油钻机绞车位置控制方法，其特征在于，所述处理计算的算法具体为：

将输入钩速转换成需要的最大电机速度，由输入的加速度来控制最终的电机输出速度；

将当前高度和目标高度实时计算剩余距离，从变频器读取绞车电机加速度，由运动学速度位移公式实时计算当前限制绞车电机速度；

设置保护限制，包括上提加入最大拉力限制保护，下放加入卡顿保护和绞车综合保护；

结合最大电机速度和限制速度，分优先级做综合处理，并将处理后的电机速度输出到绞车变频器。

8.根据权利要求7所述的一种石油钻机绞车位置控制方法，其特征在于，所述绞车综合保护包括扭矩限制、功率限制和ZMS保护。