一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置论文和设计-张金平

全文摘要

本实用新型提出了一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置，旨在遇到电控设备故障时，能够准确的对故障进行诊断与排除。具体包括数据采集单元(100)：用于采集并处理各个电控设备的工作状态信号，得到工作状态数据，并将得到的工作状态数据传输至以太网模板(300)；PLC主站(200)：用于对接收的工作状态数据进行故障分析，从而对各个电控设备的工作状态及故障位置做出判断，得到判断结果；以太网模板(300)：用于实现数据采集单元(100)和PLC主站(200)之间的数据传输，用于实现PLC主站(200)和HMI触摸屏(400)之间的数据传输；HMI触摸屏(400)：用于根据接收的由以太网模板(300)传输的判断结果，调取对应的故障原因数据，并将调取的故障原因数据以及判断结果通过HMI触摸屏(400)可视化展示。

主设计要求

1.一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置，其特征在于，包括数据采集单元(100)，PLC主站(200)、以太网模板(300)以及HMI触摸屏(400)：所述数据采集单元(100)，与各个电控设备以及以太网模板(300)相连接，用于采集并处理各个电控设备的工作状态信号，得到工作状态数据，并将得到的工作状态数据传输至以太网模板(300)；所述PLC主站(200)，与以太网模板(300)相连接，用于接收由以太网模板(300)传输的工作状态数据，用于对接收的工作状态数据进行故障分析，从而对各个电控设备的工作状态及故障位置做出判断，得到判断结果，并将判断结果传输至以太网模板(300)；所述以太网模板(300)，与数据采集单元(100)、PLC主站(200)以及HMI触摸屏(400)相连接，用于接收由数据采集单元(100)传输的工作状态数据，并将接收的工作状态数据传输至PLC主站(200)，用于接收由PLC主站(200)传输的判断结果，并将接收的由PLC主站(200)传输的判断结果传输至HMI触摸屏(400)；所述HMI触摸屏(400)，与以太网模板(300)相连接，用于接收由以太网模板(300)传输的判断结果，用于根据接收的由以太网模板(300)传输的判断结果，调取对应的故障原因数据，并将调取的故障原因数据以及判断结果通过HMI触摸屏(400)可视化展示；所述数据采集单元(100)，包括各类传感器(110)，通讯板(120)以及PLC从站(130)：所述各类传感器(110)，与各个电控设备和通讯板(120)相连接，用于采集各个电控设备的工作状态信号，并将各个电控设备的工作状态信号传输至通讯板(120)；所述通讯板(120)，与各类传感器(110)以及PLC从站(130)相连接，用于接收由各类传感器(110)传输的各个电控设备的工作状态信号，用于将各个电控设备的工作状态信号转换为工作状态数据，并将工作状态数据传输给PLC从站(130)；所述PLC从站(130)，与通讯板(120)和以太网模板(300)相连接，用于接收并存储由通讯板(120)传输的工作状态数据，用于将接收的工作状态数传输至以太网模板(300)；所述PLC从站(130)的型号为ET200S；所述PLC主站(200)由S7-300CPU组成，并包含以太网接口。

设计方案

1.一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置，其特征在于，包括数据采集单元(100)，PLC主站(200)、以太网模板(300)以及HMI触摸屏(400)：

所述数据采集单元(100)，与各个电控设备以及以太网模板(300)相连接，用于采集并处理各个电控设备的工作状态信号，得到工作状态数据，并将得到的工作状态数据传输至以太网模板(300)；

所述PLC主站(200)，与以太网模板(300)相连接，用于接收由以太网模板(300)传输的工作状态数据，用于对接收的工作状态数据进行故障分析，从而对各个电控设备的工作状态及故障位置做出判断，得到判断结果，并将判断结果传输至以太网模板(300)；

所述以太网模板(300)，与数据采集单元(100)、PLC主站(200)以及HMI触摸屏(400)相连接，用于接收由数据采集单元(100)传输的工作状态数据，并将接收的工作状态数据传输至PLC主站(200)，用于接收由PLC主站(200)传输的判断结果，并将接收的由PLC主站(200)传输的判断结果传输至HMI触摸屏(400)；

所述HMI触摸屏(400)，与以太网模板(300)相连接，用于接收由以太网模板(300)传输的判断结果，用于根据接收的由以太网模板(300)传输的判断结果，调取对应的故障原因数据，并将调取的故障原因数据以及判断结果通过HMI触摸屏(400)可视化展示；

所述数据采集单元(100)，包括各类传感器(110)，通讯板(120)以及PLC从站(130)：

所述各类传感器(110)，与各个电控设备和通讯板(120)相连接，用于采集各个电控设备的工作状态信号，并将各个电控设备的工作状态信号传输至通讯板(120)；

所述通讯板(120)，与各类传感器(110)以及PLC从站(130)相连接，用于接收由各类传感器(110)传输的各个电控设备的工作状态信号，用于将各个电控设备的工作状态信号转换为工作状态数据，并将工作状态数据传输给PLC从站(130)；

所述PLC从站(130)，与通讯板(120)和以太网模板(300)相连接，用于接收并存储由通讯板(120)传输的工作状态数据，用于将接收的工作状态数传输至以太网模板(300)；

所述PLC从站(130)的型号为ET200S；所述PLC主站(200)由S7-300CPU组成，并包含以太网接口。

2.根据权利要求1所述的一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置，其特征在于，所述各类传感器(110)至少包括液控泵压力传感器、气控泵压力传感器、绞车传感器、悬重传感器和溢流口液位传感器。

3.根据权利要求1所述的一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置，其特征在于，所述通讯板(120)，包括信号调节电路(121)、AD转换器(122)、电源管理模块(123)、状态指示模块(124)以及通讯接口(125)：

所述信号调节电路(121)，与所述各类传感器(110)和AD转换器(122)相连接，用于放大并滤波处理由各类传感器(110)传输的工作状态信号，并将处理后的工作状态信号传输至AD转换器(122)；

所述AD转换器(122)，与所述信号调节电路(121)和所述PLC从站(130)相连接，用于将处理后的工作状态信号转化为工作状态数据，并将转化后的工作状态数据传输至PLC从站(130)；

所述电源管理模块(123)，与通讯板(120)中各个用电模块相连，提供电力支持；

所述状态指示模块(124)，由至少3个发光二极管组成，采用不同颜色表示通讯板(120)当前工作状态；

所述通讯接口(125)，与各类传感器(110)、信号调节电路(121)、AD转换器(122)以及PLC从站(130)相连接，用于实现各类传感器(110)与信号调节电路(121)之间的数据传输与通讯，用于实现AD转换器(122)和PLC从站(130)之间的数据传输与通讯。

4.根据权利要求1所述的一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置，其特征在于，所述通讯板(120)和PLC从站(130)应设置于VHF房中。

5.根据权利要求1所述的一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置，其特征在于，所述PLC主站(200)和HMI触摸屏(400)均应设置于可控房中。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井电控性能测试领域，具体涉及一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置。

背景技术

随着技术的进步，钻井电控设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高。在作业过程中，由于许多无法避免的因素，电控设备会出现各种故障以至于影响其设定功能或影响效率，而且这些故障点都相对隐蔽，故障现象不宜发掘。因此，当前在电控设备运行中，操作人员不能够及时了解设备工作的实时状态。如果电控设备出现故障，操作和维护人员需要停机驻点检查，查找故障点，解决故障。这不仅需要工作人员对故障排查技术掌握的熟练程度比较高，而且，在故障诊断排查过程中，经常会出现故障诊断不清和误判断的现象，效率低下，从而造成停钻，影响钻井钻进速度，极大的影响了工程效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服石油开采过程中现有技术遇到电控设备故障时不能快速对故障进行诊断排查和故障诊断排查工作效率低等问题，提供了一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案包括如下步骤：

一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置，其特征在于，包括数据采集单元，PLC主站、以太网模板以及HMI触摸屏；

所述数据采集单元，与各个电控设备以及以太网模板相连接，用于采集并处理各个电控设备的工作状态信号，得到工作状态数据，并将得到的工作状态数据传输至以太网模板；

所述PLC主站，与以太网模板相连接，用于接收由以太网模板传输的工作状态数据，用于对接收的工作状态数据进行故障分析，从而对各个电控设备的工作状态及故障位置做出判断，得到判断结果，并将判断结果传输至以太网模板；

所述以太网模板，与数据采集单元、PLC主站以及HMI触摸屏相连接，用于接收由数据采集单元传输的工作状态数据，并将接收的工作状态数据传输至PLC主站，用于接收由PLC主站传输的判断结果，并将接收的由PLC主站传输的判断结果传输至HMI触摸屏；

所述HMI触摸屏，与以太网模板相连接，用于接收由以太网模板传输的判断结果，用于根据接收的由以太网模板传输的判断结果，调取对应的故障原因数据，并将调取的故障原因数据以及判断结果通过HMI触摸屏可视化展示。

所述数据采集单元，包括各类传感器，通讯板以及PLC从站：

所述各类传感器，与各个电控设备和通讯板相连接，用于采集各个电控设备的工作状态信号，并将各个电控设备的工作状态信号传输至通讯板；

所述通讯板，与各类传感器以及PLC从站相连接，用于接收由各类传感器传输的各个电控设备的工作状态信号，用于将各个电控设备的工作状态信号转换为工作状态数据，并将工作状态数据传输给PLC从站；

所述PLC从站，与通讯板和以太网模板相连接，用于接收并存储由通讯板传输的工作状态数据，用于将接收的工作状态数传输至以太网模板；

所述各类传感器至少包括液控泵压力传感器、气控泵压力传感器、绞车传感器、悬重传感器和溢流口液位传感器；

所述通讯板，包括信号调节电路、AD转换器、电源管理模块、状态指示模块以及通讯接口：

所述信号调节电路，与所述各类传感器和AD转换器相连接，用于放大并滤波处理由各类传感器传输的工作状态信号，并将处理后的工作状态信号传输至AD转换器；

所述AD转换器，与所述信号调节电路和所述PLC从站相连接，用于将处理后的工作状态信号转化为工作状态数据，并将转化后的工作状态数据传输至PLC从站；

所述电源管理模块，与通讯板中各个用电模块相连，提供电力支持；

所述状态指示模块，由至少3个发光二极管组成，采用不同颜色表示通讯板当前工作状态；

所述通讯接口，与各类传感器、信号调节电路、AD转换器以及PLC从站相连接，用于实现各类传感器与信号调节电路之间的数据传输与通讯，用于实现AD转换器和PLC从站之间的数据传输与通讯；

所述PLC从站的型号为为ET200S；

所述通讯板和PLC从站应设置于VHF房中；

所述PLC主站由S7-300CPU组成，并包含以太网接口；

所述PLC主站和HMI触摸屏均应设置于可控房中。

本实用新型与现有技术相比，具有增益效果如下：

（1）本实用新型一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置通过数据采集单元100采集各个电控设备的工作状态信息，并将PLC总站和PLC从站进行双向连接，通过比较各个电控设备的工作状态信息和预设值，实现快速、准确的电控设备故障诊断和定位；

（2）将PLC总站的CPU和HMI触摸屏进行双向连接，将各个电控设备的诊断故障、故障定位以及状态数据进行有效的可视化展示，及时向现场工作人员汇报电控设备工作状态，并为现场工作人员初步提供解决问题思路，可以较低操作难度及工作人员专业知识和经验的依赖，从而缩短维修时间，提高效率。

附图说明

图1为本实用新型一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置结构示意图；

图2为本实用新型一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置的通讯板120结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细说明：

本实用新型实施例的一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置的结构示意图如图1所示，包括数据采集单元100，PLC主站200、太网模板300以及HMI触摸屏400，各单元连接情况及其作用如下；

在本实施例中，数据采集单元100与各个电控设备以及以太网模板300相连接，用于采集并处理各个电控设备的工作状态信号，得到工作状态数据，并将得到的工作状态数据传输至以太网模板300；

本实施例中，数据采集单元100，具体包括各类传感器110，通讯板120以及PLC从站130，其中：

各类传感器110主要包括液控泵压力传感器、气控泵压力传感器、绞车传感器、悬重传感器和溢流口液位传感器，各类传感器110与其对应的电控设备和通讯板120相连接，用于采集各个电控设备的工作状态信号，并将各个电控设备的工作状态信号传输至通讯板120；

通讯板120与各类传感器110以及PLC从站130相连接，用于接收由各类传感器110传输的各个电控设备的工作状态信号，用于将各个电控设备的工作状态信号转换为工作状态数据，并将工作状态数据传输给PLC从站130；

在本实施例中，通讯板120模块连接示意图如图2所示，通讯板120主要包括信号调节电路121、AD转换器122、电源管理模块123、状态指示模块124以及通讯接口125，各模块连接方式及作用如下：

信号调节电路121与各类传感器110和AD转换器122相连接，用于放大并滤波处理由各类传感器110传输的工作状态信号，并将处理后的工作状态信号传输至AD转换器122；

AD转换器122与信号调节电路121和所述PLC从站130相连接，用于将处理后的工作状态信号转化为工作状态数据，并将转化后的工作状态数据传输至PLC从站130；

电源管理模块123与通讯板120中各个用电模块相连，提供电力支持；

状态指示模块124，由至少3个发光二极管组成，采用不同颜色表示通讯板120当前工作状态；

通讯接口125与各类传感器110、信号调节电路121、AD转换器122以及PLC从站130相连接，用于实现各类传感器110与信号调节电路121之间的数据传输与通讯，用于实现AD转换器122和PLC从站130之间的数据传输与通讯。

在本实施例中，PLC从站130的型号为ET200S，与通讯板120和以太网模板300相连接，用于接收并存储由通讯板120传输的工作状态数据，用于将接收的工作状态数传输至以太网模板300。

在本实施例中，PLC主站200包含S7-300CPU以及以太网接口，与以太网模板300相连接，用于接收由以太网模板300传输的工作状态数据，用于对接收的工作状态数据进行故障分析，从而对各个电控设备的工作状态及故障位置做出判断，得到判断结果，并将判断结果传输至以太网模板300；

在本实施例中，以太网模板300与数据采集单100、PLC主站200以及HMI触摸屏400相连接，用于接收由数据采集单元100传输的工作状态数据，并将接收的工作状态数据传输至PLC主站200，用于接收由PLC主站200传输的判断结果，并将接收的由PLC主站200传输的判断结果传输至HMI触摸屏400；

在本实施例中，HMI触摸屏400与以太网模板300相连接，用于接收由以太网模板300传输的判断结果，用于根据接收的由以太网模板300传输的判断结果，调取对应的故障原因数据，并将调取的故障原因数据以及判断结果通过HMI触摸屏400可视化展示。

在本实施例中，通讯板120和PLC从站130设置于VHF房中，PLC主站200和HMI触摸屏400均应设置于可控房中。

本实施例的具体实施方式及详细说明如下：

本实施例中通讯诊断系统原理为利用西门子S7软件程序，来实时检测每个采集点所对应的通讯元件状态。并把正确的状态显示在触摸屏上。在旁路诊断系统中，旁路系统采用多芯线通过接插件连接变频器的端子和司控房各种主令元件。调速采用磁环滑动电阻器变化阻值实现。多芯电缆在实际使用过程中，存在插接件的插针损坏，多芯线缆的多芯断开而无法使用的现象。磁环电阻器因为使用时间长，磁环滑动部分接触不好和电阻丝断开。

实施例可根据实际需要将触摸屏和带以太网接口的S7-300CPU设置在司控房，触摸屏和CPU通过以太网方式连接。VFD房由ET200模块，以太网模块和通讯板组成。利用以太网的安全稳定等特点，组成以太网传递信号。在VFD房内子站间通讯采用光纤模式，减少各种干扰的产生。该装置通过检测PLC输入端口的数据与预设值，可直观的在显示屏上观察到每个电控设备反映出来的工作状态信号及输入信号是否正常;每个电控设备的工作情况都通过ET200S采集后通与PLC总站通讯，把每个电控设备的工作状态数据和预设值传输PLC总站供触摸屏显示诊断结果，并在屏上直观显示;并且当判断异常时，弹出报警文本，提示故障点的位置使得维修人员可通过显示屏直接显示每个电控设备的输入输出及反馈情况，定位故障点位置，便于排查故问题，节省了排查时间。

由上述实施例可知，本实用新型实现快速、准确的PLC输入端的故障诊断，帮助现场维修人员，快速而准确诊断故障发生的部位和问题的性质，从而缩短维修时间，提高效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

设计图

一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置论文和设计

一种钻井电控PLC输入端的故障检测装置论文和设计-张金平

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢