陸地鉆機安裝操作模擬系統及模擬方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鉆井模擬系統，特別是一種陸地鉆機安裝操作模擬系統及模擬方法。
【背景技術】
[0002]石油鉆井是指利用專用鉆井設備和技術，在經過勘探發現儲油的地表位置處，向下或一側鉆出一定直徑的圓柱孔眼，并鉆達地下油氣層的工序，要實現油氣開采必須要熟練掌握石油鉆井的專業知識和操作技能。井下作業是油田勘探開發過程中保證油水井正常生產的技術手段，是為了維護正常長期正常的生產過程所進行的修井作業。
[0003]然而，對于油田新進員工或石油相關專業學生，他們對鉆井的過程、井下作業的操作或者發生事故時的處理方法都沒有感性的認識，對于現場井下作業不熟悉。一旦出現操作失誤或不慎，有可能引發嚴重的質量事故或安全事故，為國家和人民帶來重大的損失。因此，鉆井從業人員的上崗知識培訓和專業技能培訓顯得十分重要。但由于幾乎所有的鉆井現場和設施都分布在野外，不可能將培訓放到現場進行，如果僅依靠常規的課堂教學或實驗室操作，由于缺乏形象逼真、直觀生動的輔助手段和方式，不免陷入課程內容簡單枯燥、學員學習效果差的尷尬局面，培訓難以達到預期效果。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種陸地鉆機安裝操作模擬系統及模擬方法，該模擬系統體積小，安裝方便，能夠模擬陸地鉆機安裝操作過程中的指示燈的狀態和顯示表的指示位置，能夠根據學員的操作模擬出虛你的現場實景，給學員身臨其境之感，克服傳統培新方式培訓難度大、成本高、安全性差、考核難等弊端，學員在進行陸地鉆機安裝操作訓練時，能夠模擬各種異常，能夠實時顯示操作過程中的各種參數，為井下作業培訓提供一套科學、規范、高效、安全的培訓考核新模式。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:陸地鉆機安裝操作模擬系統，它包括陸地鉆機安裝模擬操作臺系統和控制單元，控制單元包括主控機、參數機和圖形處理機，主控機與陸地鉆機安裝模擬操作臺系統連接，陸地鉆機安裝模擬操作臺系統通過串口總線與參數機相連，參數機和圖形處理機分別通過通訊網絡與主控機連接；
所述的陸地鉆機安裝模擬操作臺系統包括PLC控制器、前端可操作輸入設備和前端輸出顯示設備；前端可操作輸入設備包括多個調節桿、閥門、旋鈕和開關，前端輸出顯示設備包括指示燈和顯示表，前端可操作輸入設備和前端輸出顯示設備分別與PLC控制器相連，PLC控制器中設置有用于采集調節桿位置、閥門開度、旋鈕位置和開關狀態的數據采集模塊，以及用于控制指示燈、顯示表顯示的輸出控制模塊；
所述的主控機上設置有用于根據閥門開度、旋鈕位置、開關狀態和調節桿位置數據，通過數學模型計算出指示燈狀態、顯示表數據、虛擬場景中設備工作狀況數據的計算模塊；所述的圖形處理機上設置有用于根據虛擬場景中設備工作狀況數據呈現模擬的現場實景及設備工作情況的虛擬呈現模塊。
[0006]它還包括投影系統，投影系統包括投影儀和與投影儀相配合的投影幕布，投影儀與圖形處理機連接。
[0007]所述的陸地鉆機安裝模擬操作臺系統包括PLC模塊，多個開關、指示燈、閥門、旋鈕和顯示表，陸地鉆機安裝模擬操作臺PLC模塊通過串口總線與參數機連接，各檔位及開關、調節桿、閥門、旋鈕分別與陸地鉆機安裝模擬操作臺PLC模塊的狀態數據采集接口連接，陸地鉆機安裝模擬操作臺PLC模塊的輸出控制接口通過D/A轉換器與顯示表連接。
[0008]所述的顯示表包括轉盤電流表、冷卻水壓力表、氣源壓力表、備用壓力表、絞車油壓表、轉盤油壓表、吊鉗扭矩表、立管壓力表和轉盤扭矩。
[0009]所述的主控機還包括智能評分模塊，主控機對學員的操作進行評分，指出作業過程中存在的錯誤。
[0010]陸地鉆機安裝操作模擬方法，它包括以下步驟:
S1:采集陸地鉆機安裝模擬操作臺上的各開關狀態、閥門開度、旋鈕位置和調節桿的位置；
52:陸地鉆機安裝模擬操作臺系統的PLC控制器通過串口將采集到的狀態數據發送給主控機；
53:主控機根據開關狀態很熱調節桿的位置數據，通過數學模型計算出顯示表數據、虛擬場景中設備工作狀況數據；
54:虛擬呈現，它包括以下兩個子步驟:
(1)主控機將計算得到的顯示表數據回傳給陸地鉆機安裝模擬操作臺系統的PLC控制器，PLC控制器對陸地鉆機安裝模擬操作臺上的顯示表進行相應控制，控制顯示表指示到相應刻度；
(2)主控計算機將計算得到的虛擬場景中設備工作狀況數據發送給圖形處理機，圖形處理機根據此數據呈現模擬的現場實景及設備工作情況。
[0011]本發明的有益效果是:本發明提供一種陸地鉆機安裝操作模擬系統及模擬方法，該模擬系統體積小，安裝方便，能夠模擬陸地鉆機安裝操作過程中的指示燈的狀態和顯示表的指示位置，能夠根據學員的操作模擬出虛你的現場實景，給學員身臨其境之感，克服了傳統培新方式培訓難度大、成本高、安全性差、考核難等弊端，學員在進行陸地鉆機安裝操作訓練時，能夠模擬各種異常，能夠實時顯示操作過程中的各種參數，為井下作業培訓提供一套科學、規范、高效、安全的培訓考核新模式。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的陸地鉆機安裝操作模擬系統結構示意圖；
圖2為陸地鉆機安裝操作模擬方法流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。
[0014]如圖1所示，陸地鉆機安裝操作模擬系統，它包括陸地鉆機安裝模擬操作臺系統和控制單元，控制單元包括主控機、參數機和圖形處理機，主控機與陸地鉆機安裝模擬操作臺系統連接，陸地鉆機安裝模擬操作臺系統通過串口總線與參數機相連，參數機和圖形處理機分別通過通訊網絡與主控機連接；
所述的陸地鉆機安裝模擬操作臺系統包括PLC控制器、前端可操作輸入設備和前端輸出顯示設備；前端可操作輸入設備包括多個調節桿、閥門、旋鈕和開關，前端輸出顯示設備包括指示燈和顯示表，前端可操作輸入設備和前端輸出顯示設備分別與PLC控制器相連，PLC控制器中設置有用于采集調節桿位置、閥門開度、旋鈕位置和開關狀態的數據采集模塊，以及用于控制指示燈、顯示表顯示的輸出控制模塊；
所述的主控機上設置有用于根據閥門開度、旋鈕位置、開關狀態和調節