0088] 圖26為本發明的泥包卡鉆模擬流程圖
[0089] 圖27為本發明的公錐打撈模擬流程圖
[0090] 圖28為本發明的落物磨銑模擬流程圖
【具體實施方式】
[0091] 下面結合說明書附圖具體介紹本發明的工作過程：
[0092]參見圖1，本發明所針對的用于模擬陸地鉆機的模擬裝置包括用于模擬陸地鉆機 的模擬裝置，所述模擬裝置包括鉆機模型、前端操作臺、教師操作臺、以及三通道環幕投影 顯示系統。其中前端操作臺中包括參數計算機，其中該參數計算機作為分布式的上位機完 成整個系統的數據采集與控制，主控計算機和圖形計算機完成系統主程序的執行和環幕圖 形的處理和顯示。
[0093] 鉆機模型包括井架模型和底座模型，井架模型包括井架和井架核心控制機，其中 井架為前開口型井架，由主體、人字架及附件組成，附件主要有二層臺、死繩穩定器、籠梯， 井架主體由左上段、右上段、左中上段、右中上段、左下段和右下段及背橫梁、斜拉桿、連接 架組成一個前開口型鋼架結構，主體的調整固定是由兩個卡銷完成，人字架是由左、右前 腿，左、右后腿及橫梁等組成的門形結構，用來起放和支靠井架，起升裝置由起升大繩、高支 架、低支架和游車大鉤支架組成，井架采用人字架起升方式，依靠鉆臺面絞車的動力，通過 快繩、大鉤拉動起升大繩，實現井架起升，井架起升時為了能夠使井架平穩的靠放在人字架 上，同時下放井架時又能使井架重心前移，從而依靠井架本身自重下落，在人字架上設有緩 沖裝置，通過緩沖裝置的伸縮來實現。
[0094] 司鉆操作臺包括機箱、內部控制板和參數計算機，所述的機箱的正面設有司鉆操 作臺正面控制面板，機箱的一個側面設有司鉆操作臺側面控制面板，機箱的另一個側面設 有頂驅機械控制面板以及緩沖液缸的控制面板。其中在司鉆操作臺正面控制面板上設置 有電源按鈕8、開機按鈕7、氣喇叭開關6、防碰釋放按鈕5、懸重緩沖閥19、鉆壓緩沖閥17、 吊鉗扭矩阻尼器14、立管壓力阻尼器15、撈剎滾筒離合、輸入軸慣剎控制開關、換檔控制開 關、貓頭控制開關、風動旋扣控制開關、滾筒高低速開關、油缸選擇開關、底座液壓開關、駐 車制動開關以及緊急制動開關；還包括顯示表組，其中所述顯示表組包括氣源壓力表2、冷 卻水壓表、絞車油壓表3、轉盤油壓表4、轉盤扭矩表13、泵壓表、吊鉗扭矩表16、左鉗壓力表 9、右鉗扭矩表10、安全鉗壓力表12、貓頭壓力表1、鉆井扭矩表、轉速表、指重表18、轉盤電 流表、鎖檔壓力表以及過卷壓力表，具體結構布置如附圖6所示；司鉆臺側面控制面板上設 置指配開關、發電機急停按鈕、整流急停按鈕、測試急停按鈕、PLC/旁路開關、電磁渦流剎車 開關、轉盤正反轉選擇開關、絞車正反轉選擇開關、1號泥漿泵開關、2號泥漿泵開關、3號泥 漿泵開關、低壓報警器開關，具體結構布置如附圖7所示；
[0095] 前端操作臺的內部控制板包括前端操作臺第一可編程控制器PLC1和第二可編程 控制器PLC2，上述可編程控制器PLC與參數計算機數據通信采用RS232協議進行通信，其中 第一可編程控制器PLC1的CPU模塊通過A/D模塊分別與電源按鈕、開機按鈕、氣喇叭開關、 防碰釋放按鈕、懸重緩沖閥、鉆壓緩沖閥、吊鉗扭矩阻尼器、立管壓力阻尼器、撈剎滾筒離 合、輸入軸慣剎控制開關、換檔控制開關、貓頭控制開關、風動旋扣控制開關、滾筒高低速開 關、油缸選擇開關、底座液壓開關、駐車制動開關以及緊急制動開關連接，通過PLC的開關 量輸入端口分別與指配開關、發電機急停按鈕、整流急停按鈕、測試急停按鈕、PLC/旁路開 關、電磁渦流剎車開關、轉盤正反轉選擇開關、絞車正反轉選擇開關、1號泥漿泵開關、2號 泥漿泵開關、3號泥漿泵開關、低壓報警器開關進行連接；通過PLC采集司鉆操作臺上的各 個開關，旋鈕狀態以模擬絞車的升降控制，轉盤的轉速控制，泥漿泵的調速控制；同時采集 絞車離合器位置、絞車檔位、轉盤離合器位置、轉盤檔位、泵調節器位置、柴油機功率調節器 位置；監測懸重、鉆壓、鉆機氣源壓力、泥漿密度、泥漿粘度以及泥漿失水等參數，通過PLC 的控制使得司鉆操作臺實現對井架/底座的起升控制、對鉆盤的轉速控制以及對泥漿泵的 調速控制。
[0096] 其中頂驅機械控制面板上設置有急停按鈕、吊環中位按鈕、復位/靜音按鈕、吊環 回轉選擇開關、內防噴器開關、液壓泵開關、鎖緊銷開關、背鉗選擇開關、吊環傾斜選擇開 關、剎車選擇開關、輔助操作開關、風機選擇開關、電機選擇開關、操作選擇開關、旋轉方向 選擇開關；緩沖液缸的控制面板上設置有左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸 伸出/縮回控制手柄；其中前端操作臺的內部控制板的第二可編程控制器PLC2的CPU模塊 通過A/D模塊分別與急停按鈕、吊環中位按鈕、復位/靜音按鈕連接，通過PLC的開關量輸 入端口分別與吊環回轉選擇開關、內防噴器開關、液壓泵開關、鎖緊銷開關、背鉗選擇開關、 吊環傾斜選擇開關、剎車選擇開關、輔助操作開關、風機選擇開關、電機選擇開關、操作選擇 開關、旋轉方向選擇開關進行連接以實現對頂驅進行控制。
[0097]其中緩沖液缸的控制面板上設置有左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液 缸伸出/縮回控制手柄；其中前端操作臺的內部控制板的第二可編程控制器PLC2的CPU模 塊通過A/D模塊分別與左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸伸出/縮回控制手 柄連接以對緩沖液缸進行控制。
[0098]教師操作臺具有主控計算機和圖形計算機，其中該主控計算機具有主控模塊，該 主控模塊用于與通信模塊進行通信，實時獲得硬件設備狀態；所述主控計算機還包括如下 多個鉆機模型的模擬裝置：鉆機模型鉆進工藝模擬裝置、鉆機模型溢流模擬裝置、鉆機模型 氣體膨脹模擬裝置、鉆機模型循環壓力計算模擬裝置、鉆機模型鉆具提升模擬裝置以及鉆 機模型的鉆機井架/底座的起升/下放模擬裝置，其中主控模塊還包括有如下多個模擬系 統：用于模擬陸地鉆機井架/底座的起升/下放操作的裝置、用于模擬陸地鉆機起鉆和下鉆 操作的裝置、用于模擬陸地鉆機鉆進操作的裝置、用于模擬陸地鉆機事故應急操作的裝置。 [0099]教師操作臺主要用于教師對學員操作情況進行監控，對操作結果進行自動評判， 打分。其中主控計算機用于完成上述系統主程序的執行，其包括用于存儲和設置模擬參數 的模塊、用于模擬工藝程序的模塊、用于控制圖形、計算并繪制壓井曲線的模塊、用于成績 評定及學員管理的模塊、采集前端設備參數的模塊、控制前端控制臺上顯示儀表的模塊以 及執行機構。圖形計算機用于環幕圖形的處理和顯示，兩者間通過該TCP/IP協議互聯。
[0100] 工作時：首先使前端工作臺、鉆機模型、教師操作臺、以及三通道環幕投影顯示系 統均上電，使得陸地鉆機安裝操作模擬系統啟動工作，在參數計算機啟動后，自動運行設置 其中的"陸地鉆機安裝操作模擬系統參數程序"，上述參數程序負責接收前端硬件的狀態， 進行處理后通過網絡傳輸給主控程序，在參數程序中實現優選包括"鉆壓"、"懸重"、"排量" 等鉆進實時參數的外顯，并可由程序進入到操作設置運行界面以實現模擬作業的設備初始 化工作以及操作設置。在圖形計算機啟動完成后，運行其中的圖形程序，分別進入以下培訓 項目進行選擇：鉆機安裝動畫、井架起升模擬、虛擬裝配操作、鉆進模擬操作以及電子圖冊， 通過操作員在圖形計算機上進行選擇，可進入不同的培訓項目模塊進行培訓。
[0101] 在進行鉆機安裝動畫、虛擬裝配操作或者電子圖冊演示時、由教師操作臺中的主 控計算機完成主程序的執行，將處理后的圖形數據以及模塊動作數據通過預訂的數據傳輸 協議傳送給用于環幕圖形的處理和顯示的圖形計算機，圖形計算機中的數據被傳輸給三通 道環幕投影顯示系統中的圖像融合機，圖像融合機再將圖形計算機產生的圖像信息分配給 三臺投影儀，并進行邊緣融合，經過幾何校正和顏色校正后，將上述主程序處理后的圖形數 據以及模塊動作數據投影到工程環形投影幕上，以聲音，圖像等易于與操作員進行人機交 互的方式向工程技術人員展示鉆機使用，安裝和拆卸過程中的關鍵操作流程及技術要點以 及整個鉆機部件組成。該系統采用虛擬顯示技術構建一個真實感極強的視覺環境，讓學員 有身臨其境的感覺，以直觀的方式向工程技術人員展示鉆機安裝，拆卸過程中的關鍵操作 流程及技術要點，從而解決現有傳統紙質說明書存在的理解難和理解歧義等問題，使說明 書的閱讀更加簡單，更加形象生動，杜絕因個體理解差異造成對說明書的誤讀而導致事故 的發生。
[0102] 在進行井架起升模擬以及鉆進模擬操作時，在系統上電后，先對絞車、泥漿泵和轉 盤進行初始化操作、將司鉆臺操作臺上各閥件恢復到初始位置，并將司鉆臺操作與井架模 型進行聯動。實際使用時，一方面通過PLC上的模擬和數字輸入端口采集接收司鉆臺上操 作員操作所產生的模擬量和數字量信號，將上述信號發送給參數計算機，參數計算機通過 主控計算機的通信模塊將信息輸入給主控計算機中的各種模擬裝置中以處理得出適于外 顯的信號，上述信號通過數據傳輸協議傳送給用于環幕圖形的處理和顯示的圖形計算機， 圖形計算機中的數據被傳輸給三通道環幕投影顯示系統中的圖像融合機，圖像融合機再將 圖形計算機產生的圖像信息分配給三臺投影儀，并進行邊緣融合，經過幾何校正和顏色校 正后，將上述主程序處理后的圖形數據以及模塊動作數據投影到工程環形投影幕上，從而 完成對井架起升過程以及鉆進操作的模擬。另一方面，以參數計算機為上位機，通過PLC上 的模擬和數字數出端口所輸出的高速脈沖信號對步進電機進行控制，進而實現司鉆臺對鉆 機模型的起升和下放操作的控制。因此本發明涉及的操作模擬系統可以模擬鉆機安裝和使 用中的各種工況，將各種可能的事故以及專家的經驗，加入到培訓系統中，通過故障預埋， 人為設置故障，同步顯示相關數據和參數，全方位訓練操作人員。系統采用虛擬現實技術構 建一個真實感極強的視覺環境，讓學員有身臨其境的感覺。通過在模擬培訓系統上的反復 演練，學員可以掌握、熟悉