專利名稱：用于消泡裝置中的自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于消泡裝置中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，屬消泡裝置中的自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在泡沫鉆井過程中，在地面生成的泡沫通過鉆桿注入井中，然后經(jīng)環(huán)空排出，這個(gè)過程需要大量的泡沫。這些泡沫無法進(jìn)行有效的收集、輸運(yùn)和流轉(zhuǎn)，所以需要對(duì)它們進(jìn)行消除。目前，泡沫消除的方法有物理法和化學(xué)法。相對(duì)于化學(xué)法急劇降低泡沫基液的起泡能力來說，物理法以其良好的可循環(huán)利用性成為消泡的優(yōu)先選擇?，F(xiàn)有的物理消泡工藝一般 采用機(jī)械沖擊和加熱等方法，例如專利號(hào)為CN200810158147.8、發(fā)明名稱為“利用熱輻射消除鉆井液泡沫的消泡方法和裝置”的專利即為此列，但是目前的裝置自動(dòng)化程度較低，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大，不利于消泡現(xiàn)場(chǎng)的人工控制。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有背景技術(shù)所存在的缺陷和不足，以實(shí)現(xiàn)消泡裝置的自動(dòng)控制，本發(fā)明提供一種用于消泡裝置中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過在觸摸屏上設(shè)置溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器的上下限值，來控制各個(gè)開關(guān)的啟停，從而達(dá)到快速自動(dòng)消泡的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于消泡裝置中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器、模擬量擴(kuò)展模塊、傳感器、熱繼電開關(guān)組和觸摸屏，其特征在于PLC可編程控制器的輸入端連接模擬量擴(kuò)展模塊的輸出，其輸出端連接熱繼電開關(guān)組中的四個(gè)熱繼電開關(guān)，觸摸屏用RS232接口線與PLC可編程控制器相連接，模擬量擴(kuò)展模塊的三個(gè)輸入端分別連接溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器；四個(gè)熱繼電開關(guān)分別連接真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件；所述的觸摸屏通過EB8000軟件在其上設(shè)置有開機(jī)界面、菜單界面、系統(tǒng)簡介界面、操作規(guī)程界面、運(yùn)行操作界面和設(shè)置界面；菜單界面上設(shè)置有系統(tǒng)菜單選項(xiàng)，點(diǎn)擊不同選項(xiàng)可進(jìn)入相關(guān)界面；系統(tǒng)簡介界面簡單介紹了該系統(tǒng)；操作規(guī)程界面介紹了系統(tǒng)的操作注意事項(xiàng)；運(yùn)行操作界面顯示了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，該界面上設(shè)置有消泡裝置圖示、真空泵開關(guān)按鈕、水泵開關(guān)按鈕、熱輻射部件開關(guān)按鈕、伴熱帶開關(guān)按鈕、手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕、故障復(fù)位按鈕、設(shè)置按鈕和實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示；設(shè)置界面上設(shè)置有參數(shù)輸入框。本發(fā)明中所使用的PLC可編程控制器型號(hào)為Siemens公司的S7-200CN，其CPU模塊型號(hào)是224CN ;模擬量擴(kuò)展模塊型號(hào)為Siemens公司的EM231 ;熱繼電開關(guān)型號(hào)為正泰JRS1-09-25 ;觸摸屏型號(hào)為威綸MT6070iH。本發(fā)明自動(dòng)控制系統(tǒng)是通過模擬量擴(kuò)展模塊采集溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器的模擬量值，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將其輸出的數(shù)字量送入到PLC可編程控制器，通過PLC可編程控制器對(duì)鉆井液泡沫的消泡裝置上的真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件輸出控制信號(hào)以控制其啟停，同時(shí)觸摸屏將對(duì)應(yīng)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示在觸摸屏上以便于用戶監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明中作為控制對(duì)象的消泡裝置是采用負(fù)壓和熱輻射消除鉆井液泡沫的消泡裝置，該消泡裝置包括一個(gè)圓柱形罐體，罐體的頂部帶有泡沫入口、氣體出口并裝有帶壓力傳感器的壓力計(jì)，泡沫入口連接控制閥門；氣體出口連接真空泵；罐體內(nèi)部上方設(shè)置帶孔隔板，帶孔隔板下方設(shè)置熱輻射部件，罐體內(nèi)部中間位置位于熱輻射部件下方設(shè)置傘狀板，熱輻射部件和傘狀板中間設(shè)置溫度傳感器；罐體側(cè)面中、下部設(shè)有液位傳感器，罐體外圍覆蓋一層伴熱帶；罐體底部帶有排液排渣口，排液排渣口連接水泵；壓力計(jì)上的壓力傳感器、溫度傳感器及液位傳感器分別和自動(dòng)控制系統(tǒng)相連接；自動(dòng)控制系統(tǒng)分別和真空泵、熱輻射部件、伴熱帶及水泵的電源控制開關(guān)相連接。上述的罐體內(nèi)的負(fù)壓由連接在罐體上方氣體出口的真空泵抽氣產(chǎn)生；罐體內(nèi)的壓強(qiáng)由罐體頂端的壓力計(jì)顯示。罐體內(nèi)的溫度上升通過熱輻射部件及伴熱帶來提供能量。本發(fā)明自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)上述消泡裝置進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)快速消泡，其消泡原理如下·泡沫從泡沫入口流入兼具負(fù)壓和熱輻射的罐體內(nèi)時(shí)，由于壓力驟減，氣泡體積膨脹，氣體聚并和排液發(fā)生，泡沫密度減小，液膜中的自由水析出使液膜變薄，在熱輻射場(chǎng)的作用下，泡沫液膜中剩余的自由水和捕獲水迅速蒸發(fā)，導(dǎo)致液膜破裂，泡沫消除。在罐體內(nèi)同時(shí)裝熱輻射和負(fù)壓產(chǎn)生裝置，利用熱輻射和負(fù)壓兩種作用同時(shí)進(jìn)行，極大提高消泡效率。一種上述自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC可編程控制器的工作方法，步驟如下I)打開本自動(dòng)控制系統(tǒng)的總開關(guān)，待觸摸屏開機(jī)后點(diǎn)擊屏.中央的圖標(biāo)進(jìn)入采單界面，分別點(diǎn)擊系統(tǒng)簡介選項(xiàng)和操作規(guī)程選項(xiàng)可查看相應(yīng)的系統(tǒng)簡介以及操作注意事項(xiàng)；2)點(diǎn)擊菜單界面上的運(yùn)行操作選項(xiàng)進(jìn)入到運(yùn)行操作界面，系統(tǒng)默認(rèn)為手動(dòng)模式工作方式，在手動(dòng)模式工作方式下，則直接通過觸摸屏上的按鈕由人工控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱福射部件的啟停；否則轉(zhuǎn)到下一步；3)點(diǎn)擊手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)為自動(dòng)模式工作方式，在自動(dòng)模式工作方式下，點(diǎn)擊設(shè)置按鈕，在設(shè)置界面上設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，例如設(shè)置排液排渣口開始排液時(shí)的液位高度為80CM，排液排渣口停止排液時(shí)的液位高度設(shè)為OCM ;伴熱帶和熱輻射部件開始加熱時(shí)的溫度設(shè)為50°C，停止加熱時(shí)的溫度設(shè)為100°C;真空泵開始抽氣時(shí)的壓強(qiáng)設(shè)為-O. 06Mpa,停止抽氣時(shí)的壓強(qiáng)設(shè)為-O. 08Mpa，參數(shù)設(shè)置完成后返回運(yùn)行操作界面；4)打開進(jìn)液閥門，泡沫通過泡沫入口通入罐體內(nèi)進(jìn)行泡沫消除；5)泡沫在系統(tǒng)控制下自動(dòng)消除，消泡后的泡沫基液由PLC可編程控制器控制水泵將其從排液排渣口排出；6)待消泡結(jié)束后關(guān)閉進(jìn)液閥門，關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。本發(fā)明控制系統(tǒng)的明顯效果如下分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，手動(dòng)模式下可以在觸摸屏上直接控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件的啟停，自動(dòng)模式下可以在觸摸屏上設(shè)置消泡裝置的溫度、液位和壓力參數(shù)，通過比較消泡裝置的溫度、液位和壓力傳感器檢測(cè)到的實(shí)時(shí)值控制開關(guān)的啟停，同時(shí)，操作人員可以通過觸摸屏監(jiān)視裝置的運(yùn)行狀態(tài)，極大程度的降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了消泡效率。
圖I是本發(fā)明自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、PLC可編程控制器，2、模擬量擴(kuò)展模塊，3、觸摸屏，4、溫度傳感器，5、液位傳感器，6、壓力傳感器，7、熱繼電開關(guān)組，8、真空泵，9、水泵，10、伴熱帶，11、熱輻射部件。圖2是本發(fā)明自動(dòng)控制系統(tǒng)的顯示屏上的運(yùn)行操作界面的示意圖。其中12、消泡裝置圖示，13、真空泵開關(guān)按鈕，14、熱輻射部件開關(guān)按鈕，15、伴熱帶開關(guān)按鈕，16、水泵開關(guān)按鈕，17、實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示，18、手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕，19、故障復(fù)位按鈕，20、設(shè)置按鈕。圖3是本發(fā)明自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象消泡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中21、泡沫入口，22、帶孔隔板，23、罐體，24、傘狀板，25、壓力計(jì)，26、氣體出 口，27、熱輻射部件，28、液位傳感器，29、排液排渣口，30、伴熱帶，31、溫度傳感器，32、水泵，33、真空泵，34、進(jìn)液閥門。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。實(shí)施例I本發(fā)明實(shí)施例I如圖1-2所示，一種用于消泡裝置中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器I、模擬量擴(kuò)展模塊2、溫度傳感器4、液位傳感器5、壓力傳感器6、熱繼電開關(guān)7和觸摸屏3，其特征在于PLC可編程控制器I的輸入端連接模擬量擴(kuò)展模塊2的輸出，其輸出端連接熱繼電開關(guān)組7上的四個(gè)開關(guān)，觸摸屏3用RS232接口線與PLC可編程控制器I相連接，模擬量擴(kuò)展模塊2的三個(gè)輸入端分別連接溫度傳感器4、液位傳感器5和壓力傳感器6 ;四個(gè)熱繼電開關(guān)分別連接真空泵8、水泵9、伴熱帶10和熱輻射部件11 ；所述的觸摸屏3通過EB8000軟件在其上設(shè)置有開機(jī)界面、菜單界面、系統(tǒng)簡介界面、操作規(guī)程界面、運(yùn)行操作界面和設(shè)置界面；菜單界面上設(shè)置有系統(tǒng)菜單選項(xiàng)，點(diǎn)擊不同選項(xiàng)可進(jìn)入相關(guān)界面；系統(tǒng)簡介界面簡單介紹了該系統(tǒng)；操作規(guī)程界面介紹了系統(tǒng)的操作注意事項(xiàng)；運(yùn)行操作界面顯示了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，該界面上設(shè)置有消泡裝置圖示12、真空泵開關(guān)按鈕13、水泵開關(guān)按鈕16、熱輻射部件開關(guān)按鈕14、伴熱帶開關(guān)按鈕15、手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕18、故障復(fù)位按鈕19、設(shè)置按鈕20和實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示17 ;設(shè)置界面上設(shè)置有參數(shù)輸入框。實(shí)施例2一種上述自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC可編程控制器的工作方法，步驟如下I)打開本自動(dòng)控制系統(tǒng)的總開關(guān)，待觸摸屏開機(jī)后點(diǎn)擊屏.中央的圖標(biāo)進(jìn)入采單界面，分別點(diǎn)擊系統(tǒng)簡介選項(xiàng)和操作規(guī)程選項(xiàng)可查看相應(yīng)的系統(tǒng)簡介以及操作注意事項(xiàng)；2)點(diǎn)擊菜單界面上的運(yùn)行操作選項(xiàng)進(jìn)入到運(yùn)行操作界面，系統(tǒng)默認(rèn)為手動(dòng)模式工作方式，在手動(dòng)模式工作方式下，則直接通過觸摸屏上的按鈕由人工控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱福射部件的啟停；否則轉(zhuǎn)到下一步；3)點(diǎn)擊手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)為自動(dòng)模式工作方式，在自動(dòng)模式工作方式下，點(diǎn)擊設(shè)置按鈕，在設(shè)置界面上設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，例如設(shè)置排液排渣口開始排液時(shí)的液位高度為80CM，排液排渣口停止排液時(shí)的液位高度設(shè)為OCM ;伴熱帶和熱輻射部件開始加熱時(shí)的溫度設(shè)為50°C，停止加熱時(shí)的溫度設(shè)為100°C;真空泵開始抽氣時(shí)的壓強(qiáng)設(shè)為-O. 06Mpa,停止抽氣時(shí)的壓強(qiáng)設(shè)為-O. 08Mpa，參數(shù)設(shè)置完成后返回運(yùn)行操作界面；4)打開進(jìn)液閥門，泡沫通過泡沫入口通入罐體內(nèi)進(jìn)行泡沫消除；5)泡沫在系統(tǒng)控制下自動(dòng)消除，消泡后的泡沫基液由PLC可編程控制器控制水泵將其從排液排渣口排出； 6)待消泡結(jié)束后關(guān)閉進(jìn)液閥門，關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種用于消泡裝置中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器、模擬量擴(kuò)展模塊、傳感器、熱繼電開關(guān)組和觸摸屏，其特征在于PLC可編程控制器的輸入端連接模擬量擴(kuò)展模塊的輸出，其輸出端連接熱繼電開關(guān)組中的四個(gè)熱繼電開關(guān)，觸摸屏用RS232接口線與PLC可編程控制器相連接，模擬量擴(kuò)展模塊的三個(gè)輸入端分別連接溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器；四個(gè)熱繼電開關(guān)分別連接真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件； 所述的觸摸屏通過EB8000軟件在其上設(shè)置有開機(jī)界面、菜單界面、系統(tǒng)簡介界面、操作規(guī)程界面、運(yùn)行操作界面和設(shè)置界面；菜單界面上設(shè)置有系統(tǒng)菜單選項(xiàng)，點(diǎn)擊不同選項(xiàng)可進(jìn)入相關(guān)界面；系統(tǒng)簡介界面簡單介紹了該系統(tǒng)；操作規(guī)程界面介紹了系統(tǒng)的操作注意事項(xiàng)；運(yùn)行操作界面顯示了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，該界面上設(shè)置有消泡裝置圖示、真空泵開關(guān)按鈕、水泵開關(guān)按鈕、熱輻射部件開關(guān)按鈕、伴熱帶開關(guān)按鈕、手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕、故障復(fù)位按鈕、設(shè)置按鈕和實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示；設(shè)置界面上設(shè)置有參數(shù)輸入框。
2.一種利用權(quán)利要求I所述的自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC可編程控制器的工作方法，步驟如下 1)打開本自動(dòng)控制系統(tǒng)的總開關(guān)，待觸摸屏開機(jī)后點(diǎn)擊屏.中央的圖標(biāo)進(jìn)入采單界面，分別點(diǎn)擊系統(tǒng)簡介選項(xiàng)和操作規(guī)程選項(xiàng)可查看相應(yīng)的系統(tǒng)簡介以及操作注意事項(xiàng)； 2)點(diǎn)擊菜單界面上的運(yùn)行操作選項(xiàng)進(jìn)入到運(yùn)行操作界面，系統(tǒng)默認(rèn)為手動(dòng)模式工作方式，在手動(dòng)模式工作方式下，則直接通過觸摸屏上的按鈕由人工控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件的啟停；否則轉(zhuǎn)到下一步； 3)點(diǎn)擊手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)為自動(dòng)模式工作方式，在自動(dòng)模式工作方式下，點(diǎn)擊設(shè)置按鈕，在設(shè)置界面上設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，例如設(shè)置排液排渣口開始排液時(shí)的液位高度為80CM，排液排渣口停止排液時(shí)的液位高度設(shè)為OCM ;伴熱帶和熱輻射部件開始加熱時(shí)的溫度設(shè)為50°C，停止加熱時(shí)的溫度設(shè)為100°C ;真空泵開始抽氣時(shí)的壓強(qiáng)設(shè)為-O. 06Mpa,停止抽氣時(shí)的壓強(qiáng)設(shè)為-O. 08Mpa，參數(shù)設(shè)置完成后返回運(yùn)行操作界面； 4)打開進(jìn)液閥門，泡沫通過泡沫入口通入罐體內(nèi)進(jìn)行泡沫消除； 5)泡沫在系統(tǒng)控制下自動(dòng)消除，消泡后的泡沫基液由PLC可編程控制器控制水泵將其從排液排渣口排出； 6)待消泡結(jié)束后關(guān)閉進(jìn)液閥門，關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。
全文摘要
用于消泡裝置中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，屬消泡自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)包括PLC可編程控制器、模擬量擴(kuò)展模塊、傳感器、熱繼電開關(guān)和觸摸屏，PLC可編程控制器分別連接模擬量擴(kuò)展模塊、四個(gè)熱繼電開關(guān)和觸摸屏，模擬量擴(kuò)展模塊連接溫度、液位和壓力傳感器，四個(gè)熱繼電開關(guān)連接真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件，在觸摸屏上設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，用不同傳感器探測(cè)實(shí)時(shí)的溫度、液位和壓力值，通過模擬量擴(kuò)展模塊采集傳感器的值并由PLC可編程控制器的CPU處理后發(fā)出控制信號(hào)控制真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件的啟停，同時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)也通過CPU處理后顯示在觸摸屏上，便于用戶進(jìn)行監(jiān)視和控制。采用本系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，快速消泡效果良好。
文檔編號(hào)E21B21/06GK102902230SQ201210418708
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者李德春, 李英, 孫凱, 曹利華 申請(qǐng)人:山東大學(xué)