Микропроцессорная система управления процессом бурения скважин

Факультет дистанционного обучения

Томский государственный  университет 

систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра ПрЭ

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа №1

 

по дисциплине «Электронные промышленные устройства»

выполнена по методике Сулимов Ю.И. «Электронные промышленные устройства», Томск-2009

 

Тема: «Микропроцессорная система управления процессом бурения скважин»

V=1

 

 

 

 

Выполнил:

студент ФДО ТУСУР

гр.:

специальности

ФИО

 

 

04 октября 2010 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Н-ск 2010

 

Задание

Разработать микрокомпьютерную систему управления процессом бурения скважин.

Вопросы, подлежащие проработке:

• Составить список требований на разработку микрокомпьютерной управляющей системы;
• Составить техническое задание на проектирование системы;
• Разработать модульную структуру системы;
• Представить основные структуры системы;
• Разработать дерево вызова процедур;
• Разработать одну – две программные процедуры системы.

 

1. Техническое задание

Тема: система управления процессом бурения скважин.

1. Назначение и область применения системы управления
1. Система управления процессом бурения скважин предназначена для автоматизации процесса бурения на разработках скважин жидкостного типа (нефтяные, водяные, и проч.).
2. Состав жидкости – буровой раствор, нефть, вода.
3. Область применения системы управления процессом бурения скважин – разработки полезных ископаемых.

 

2. Функциональные и технические требования к системе
1. Система должна:

• Измерять усилие на крюке;

• Определять скорость вращения ротора;
• Измерять давление бурового раствора в скважине;
• Измерять расход бурового раствора;
• Определять состав примесей бурового раствора;
• Аварийно завершать бурение при нестандартных ситуациях;
• Автоматически регулировать норму подачи бурового раствора;
• Автоматически регулировать скорость вращения ротора.
2. Условия эксплуатации - промышленные.
3. Питание системы от промышленной сети 220/380 В.

 

3. Модульная структура системы:
1. Модуль управления, содержит все процедуры системы и выбирает их по мере надобности;
2. Модуль управления давлением бурового раствора, на основании измеренных данных производит обработку вычисленных параметров и регулирование давления.
3. Модуль измерения расхода бурового раствора, производит измерение и учитывает расход промывочной жидкости.
4. Модуль измерения состава примесей бурового раствора, производит химический анализ и вывод результатов;
5. Модуль регулирования усилия на крюке и скорости лебедки, определяет параметры и выдает сигнал управления приводом лебедки, выводит результат;
6. Модуль управления буровым инструментом, определяет скорость вращения и усилие на валу привода, выдает сигнал управления приводом, выводит результат.

Ввод исходных данных на первоначальном этапе работы системы  управления и выбор алгоритма  работы должен осуществляться с помощью  модуля подготовки.

В результате работы системы  образуется большой объем информации, которая будет храниться в модуле хранения данных.

Отображение состояния  технологического процесса будет происходить  в модуле отображения информации.

Формализуем все модули с помощью таблицы 1.

Табл. 1

Наименование модуля	Функции модуля	Вход	Выход	Аппарат	Програм
Модуль управления	Управление всей системой	Все модули	Все модули	-	+
Модуль измерения давления	Измерение давления	Манометр	Память, индикатор	+	+
Модуль измерения расхода жидкости	Измерение расхода	расходомер	Память, индикатор	+	+
Модуль измерения состава  примесей	Измерение химического  состава примесей	Химический анализатор	Память, индикатор	+	+
Модуль управления приводом бурового инструмента	Измерение скорости вращения и усилия на приводе. Выдача сигнала  на привод	Все модули системы. Тахометр.	Привод, память, индикатор	+	+
Модуль управления приводом лебедки	Измерение скорости и  усилия на приводе. Выдача сигнала на привод лебедки	Все модули системы. Динамометр. Тахометр.	Привод, память, индикатор	+	+
Модуль подготовки	Ввод исходных данных	Клавиатура	Память исходных данных	-	+
Модуль хранения данных	Хранение параметров объекта	Все модули системы	Модуль отображения  информации	+	-
Модуль отображения  информации	Отображение измеряемых и расчетных параметров	Модуль хранения данных	Дисплей, принтер, сигнализация	+	-

 

Основные процедуры.

 

Для модуля управления лебедкой, необходимы следующие процедуры:

Инициализация модуля;

Задание направления  движения;

Задание скорости движения;

Измерение усилия на крюке;

Измерение скорости лебедки;

Запись данных в модуль хранения данных;

 

Для модуля управления ротором, необходимы следующие процедуры:

Инициализация модуля;

Задание направления  вращения;

Задание скорости вращения;

Измерение усилия на валу привода;

Измерение скорости вращения ротора;

Запись данных в модуль хранения данных;

 

Для модуля измерения  давления, необходимы следующие процедуры:

Инициализация модуля;

Задание необходимого давления;

Измерение текущего давления;

Регулирование давления;

Запись данных в модуль хранения данных;

 

Для модуля расхода промывочной жидкости, необходимы следующие процедуры:

Инициализация модуля;

Измерение расхода бурового раствора;

Запись данных в модуль хранения данных;

 

Для модуля анализа химического  состава, необходимы следующие процедуры:

Инициализация модуля;

Измерение текущего химического  состава бурового раствора;

Запись данных в модуль хранения данных;

 

Дерево вызова процедур:

 

Процедуры системы:

 

ПРОЦЕДУРА: УПРАВЛЕНИЕ ЛЕБЕДКОЙ (;УЛ)

РАЗРАБОТАЛ 

ИСПРАВЛЕНА 

НАЧАЛО ПРОЦЕДУРЫ

ВЫЗОВ: РУЧНОЙ

ВЫЗОВ: УСТАНОВЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ (;НВЛ )

ВЫЗОВ: УСТАНОВЛЕНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ (;СВЛ)

ВЫЗОВ: ЗАПИСЬ ПАРАМЕТРОВ В ПАМЯТЬ (;НВЛ, СВЛ)

ВЫЗОВ: ОЖИДАНИЕ ЗАПУСКА

ЕСЛИ ЛЕБЕДКА РАБОТАЕТ

ТО ВЫЗОВ: ВЫВОД НА ЭКРАН «СКОРОСТЬ ЛЕБЕДКИ»

ВЫЗОВ: ВЫВОД НА ЭКРАН «УСИЛИЕ НА ЛЕБЕДКЕ»

ЕСЛИ ПАРАМЕТРЫ ВЫШЕ НОРМЫ

ТО ВЫЗОВ: АВАРИЙНЫЙ  ОСТАНОВ (; STOP)

ВЫЗОВ: ВЫВОД НА ЭКРАН «АВАРИЯ»

ВОЗВРАТ

КОНЕЦ ПРОЦЕДУРЫ

 

ПРОЦЕДУРА: УПРАВЛЕНИЕ РОТОРОМ (;УР)

РАЗРАБОТАЛ 

НАЧАЛО ПРОЦЕДУРЫ

ВЫЗОВ: РУЧНОЙ

ВЫЗОВ: УСТАНОВЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ (;НВР )

ВЫЗОВ: УСТАНОВЛЕНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ (;СВР)

ВЫЗОВ: ОЖИДАНИЕ ЗАПУСКА

ЕСЛИ БУР РАБОТАЕТ

ТО ВЫЗОВ: ВЫВОД НА ЭКРАН «СКОРОСТЬ  РОТОРА»

ВЫЗОВ: ВЫВОД НА ЭКРАН «УСИЛИЕ  НА ПРИВОДЕ»

ЕСЛИ ПАРАМЕТРЫ ВЫШЕ НОРМЫ

ТО ВЫЗОВ: АВАРИЙНЫЙ ОСТАНОВ (; STOP)

ВЫЗОВ: ВЫВОД НА ЭКРАН «АВАРИЯ»

ВОЗВРАТ

КОНЕЦ ПРОЦЕДУРЫ