Автоматизация технического процесса бурения

    Такой массив памяти формируется с использованием так называемой стековой организации  хранения данных, суть которой заключается  в том, что в массиве памяти фиксированного объема N , содержащего N значений определенной переменной, новое (N + 1) значение данной переменной помещается в этот массив (стек) за счет исключения из него по определенному правилу одного  из N элементов. Правилами записи в стек могут быть ”первый пришел – первый ушел”, ”первый пришел – последний ушел” и т. п. В данном случае стековая организация хранения  данных организована следующим образом.

    Часть объема ОЗУ ЭВМ, в котором организована оперативная информационная база, разделена  на блоки, включающие по 64 ячейки памяти. Число таких блоков равно максимальному  количеству параметров и показателей процесса бурения, используемых в системе. Каждый из таких блоков является стеком соответствующего параметра; запись информации во все стеки осуществляется по правилу ”первый пришел – первый ушел”. Пусть в момент времени в каком либо стеке, например стеке измерений , находилось 64 предыдущих значений (рис. 7.2) ,( , , …, ).

    В момент времени  было сформировано очередное измерение , которое необходимо поместить в стек, будет перемещено в 63-й элемент, - в 62-й элемент и таким образом до ”вершины” стека, т. е.  до1-го элемента, в который будет помещено значение , а значение будет удалено из стека. Следовательно, в стек будет помещаться каждое новое измерение данного параметра.

    Запись  во все стеки производиться синхронно с периодом , т. е. в момент времени (где K - номер цикла измерений) формируются измерения всех параметров и записываются значения измерений в соответствующие стеки. В любой момент времени в стеках  
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

  
 
 
 
 
 
 

                                                                                                          Ожидание истечения           

                                                                                                                                    

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                                               Да 
 

                                       Нет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

               
 
 
 
 

                                                                                                                    Нет 
 
 

                                     Да 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                          Нет 
 

Рис. XXX Блок-схема

Да                                           алгоритма работы

подсистемы

сбора и первичной

обработки информации 
 
 
 

находятся по 64 измерения каждого из параметров процесса бурения, упорядоченных во времени и позволяющих оценить изменение параметров в интервале времени от до . Например, при с интервал оценки измерения параметров составит с.

    Очевидно, что, располагая данными за такой  относительно длительный  интервал времени, можно достаточно надежно  распознавать возникающие изменения  состояния процесса и прогнозировать тенденции развития технологических  ситуаций. Анализ формируемых таким образом временных рядов производится другими подсистемами системы по математическим методам и алгоритмам, соответствующим задачам, решаемым каждой из подсистем.

    Описанные выше методы опроса, первичной обработки  и хранения информации о параметрах и показателях процесса бурения реализуются программным модулем САУ технологическим процессом, который получает управление циклически, с периодом Данный программный модуль имеет в системе высший приоритет.

    Вся необходимая для работы информация содержится в таблице опроса параметров (рис. xxxx) и определяет требуемый режим и характеристики измерений. Блок схема алгоритма работы модуля приведена на рис. xxxx.

    Важное  преимущество подобной структуры данной подсистемы - возможность простого изменения или замены подпрограммы обработки измерений параметров, и следовательно возможность работы системы с различными датчиками и измерительными приборами.

 

Глава 4. Разработка принципиальной схемы устройства связи персонального  компьютера с объектом автоматизации.

    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  №.