一种基于激光扫描传感器的钻杆对接检测控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于激光扫描传感器的钻杆对接检测控制系统，包括激光传感器、状态显示功能模块、PLC系统和执行机构，激光传感器安装于上钻杆和下钻杆连接处的侧边位置，激光传感器的图像信号输出端与状态显示功能模块的信号输入端连接，激光传感器的数据输出端与PLC系统的数据输入端连接，PLC系统的控制信号输出端与执行机构连接，执行机构用于控制上钻杆和下钻杆连接的机构。本实用新型专利技术采用激光扫描边缘传感器作检测器件，有效克服了由人工观察移动位置偏差固有的缺点，提高检测的可靠性，有效解决了司钻人员通过手柄控制人眼观察产生的误差防止上钻杆丝扣与下钻杆端面的碰撞，避免了丝扣的损伤，现场人员能够方便快捷的进行维护。捷的进行维护。捷的进行维护。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光扫描传感器的钻杆对接检测控制系统


[0001]本技术涉及工业自动化控制
，尤其涉及一种基于激光扫描传感器的钻杆对接检测控制系统。

技术介绍

[0002]传统的钻杆上扣过程都是采用的司钻人工通过手柄控制顶驱大钩上下移动来控制上钻杆和下钻杆两端面的间距，这种控制方式很难司钻人工掌控，而且动作时间相对较长又不利于对钻杆公扣和母扣的防撞保护，且人工观察移动位置会偏差，产生的误差会导致上钻杆和下钻杆端面碰撞，导致丝扣的损伤，因此，存在改进空间。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是要提供一种基于激光扫描传感器的钻杆对接检测控制系统。
[0004]为达到上述目的，本技术是按照以下技术方案实施的：
[0005]本技术包括激光传感器、状态显示功能模块、PLC系统和执行机构，所述激光传感器安装于上钻杆和下钻杆连接处的侧边位置，且所述激光传感器的扫描端正对所述上钻杆和所述下钻杆的连接处，所述激光传感器的图像信号输出端与所述状态显示功能模块的信号输入端连接，所述激光传感器的数据输出端与所述PLC系统的数据输入端连接，所述PLC系统的控制信号输出端与所述执行机构连接，所述执行机构用于控制所述上钻杆和所述下钻杆连接的机构。
[0006]优选的，所述激光传感器为具有隔离功能的模拟量信号和数字量开关信号及RS485通讯的激光传感器。
[0007]进一步，所述激光传感器为Poscon 3D激光扫描传感器。
[0008]作为改进，所述PLC系统还连接有故障报警器。
[0009]通过PLC系统控制大钩高度先将下面一根钻杆放入井口，并将这根钻杆或钻柱的上端面平齐激光边缘传感器光源中心位置，然后在将上面一根钻杆向下放，当激光传感器检测到上部边缘在设定范围内，激光传感器信号数据传送给PLC系统，判断钻杆已经进入工作范围，并给执行机构顶驱传动信号使其减速向下移动。激光传感器检测到的上下钻杆端面间距实时数据进去PLC系统与顶驱驱动装置形成闭环控制，当上下钻杆端面基本重合完成钻杆的对扣工作，余下的工作由铁钻工完成。
[0010]本技术的有益效果是：
[0011]本技术是一种基于激光扫描传感器的钻杆对接检测控制系统，与现有技术相比，本技术采用激光扫描边缘传感器作检测器件，有效克服了由人工观察移动位置偏差固有的缺点，提高检测的可靠性，有效解决了司钻人员通过手柄控制人眼观察产生的误差防止上钻杆丝扣与下钻杆端面的碰撞，避免了丝扣的损伤，现场人员能够方便快捷的进行维护。
附图说明
[0012]图1是本技术的结构原理框图；
[0013]图2是本技术的钻杆进入检测范围示意图；
[0014]图3是本技术的钻杆进入中间过程示意图；
[0015]图4是本技术的钻杆完成进入上扣示意图。
[0016]图中：1-上钻杆、2-下钻杆、3-激光传感器
具体实施方式
[0017]下面结合附图以及具体实施例对本技术作进一步描述，在此技术的示意性实施例以及说明用来解释本技术，但并不作为对本技术的限定。
[0018]如图1所示：本技术包括激光传感器、状态显示功能模块、PLC系统和执行机构，所述激光传感器安装于上钻杆和下钻杆连接处的侧边位置，且所述激光传感器的扫描端正对所述上钻杆和所述下钻杆的连接处，所述激光传感器的图像信号输出端与所述状态显示功能模块的信号输入端连接，所述激光传感器的数据输出端与所述PLC系统的数据输入端连接，所述PLC系统的控制信号输出端与所述执行机构连接，所述执行机构用于控制所述上钻杆和所述下钻杆连接的机构。
[0019]优选的，所述激光传感器为具有隔离功能的模拟量信号和数字量开关信号及RS485通讯的激光传感器。
[0020]进一步，所述激光传感器为Poscon 3D激光扫描传感器。PosCon 3D光电边缘检测传感器在同类产品中具有最强大的功能，该产品性能可靠，能够用于过去只有复杂的激光测量系统堪能胜任的应用领域，另外PosCon 3D的操作和安装都特别方便，该传感器的多功能性使其成为边缘位置以及物体或间隙宽度检测的通用解决方案，产品无需再使用独立反光带。物体在测量区域内朝向或远离传感器移动并不影响测量结果。PosCon 3D能够可靠地识别任何物体不受物体颜色和表面状况的影响，设计可确保传感器的光轴直接对准安装孔，这样利用传感器的CAD数据，能够在前期规划阶段就轻松完成系统集成。
[0021]PosCon 3D具有最高的应用灵活性、操作简单、安装只要对准物体，在触摸屏上选择语言即可；即使安装位置不垂直，且侧偏角度不超过30
°
，仍然能够可靠地探测边缘位置。传感器可在几分之一秒的时间内识别物体宽度，并且精度高达2/10毫米——不论物体处于测量区域之内的哪个位置。
[0022]PosCon 3D还可识别物体的中心。一旦物体位置偏离允差范围，传感器将触发开关量输出以及通讯连接通过PLC系统来计算判断输出。边缘检测传感器特别适用于间隙控制。PosCon 3D能够精确测量两物件之间的间隙，通过控制系统能实时检测控制两物件之间的实时间隙数据，以满足控制工艺要求。
[0023]作为改进，所述PLC系统还连接有故障报警器。
[0024]实施例：
[0025]如图2-图4所示，图中1-上钻杆、2-下钻杆、3-激光传感器，采用激光扫描边缘传感器，对顶驱变频器进行控制。
[0026]例一、控制顶驱吊卡上下移动距离
[0027]传统的钻杆上扣过程都是采用的司钻人工通过手柄控制顶驱大钩上下移动来控
制上钻杆盒下钻杆两端面的间距，这种控制方式很难司钻人工掌控，而且动作时间相对较长又不利于对钻杆公扣和母扣的防撞保护，在这种工况下激光扫描检测装置，就能充分发挥它的性能有势。
[0028]其优势在于：
[0029]在底面的钻杆高度保持不变的情况下，上部钻杆进入检测区域时，激光扫描检测装置检测到有钻杆进入，就会通过PLC系统发出告警信号，并控制顶驱驱动装置减速下降，实时将检测上下钻杆间隔数据传送给PLC系统，PLC系统通过标定计算与顶驱驱动形成闭环控制系统，根据检测的反馈数据控制顶驱吊卡自动调整运行速度及准确的定位停止。
[0030]上下钻杆如不在同一垂直轴线上，通过顶驱下降进入激光扫描位置时，未检测到有钻杆，说明上钻杆偏离垂直轴线，在这种情况下PLC系统会立即发出顶驱吊卡停止下降的命令，避免上钻杆继续下降导致上钻杆丝扣与下钻杆端面相撞损坏钻杆接口，同时向司钻发出告警信息，及时调整吊卡使钻杆在同一垂直轴线上。
[0031]在上述检测装置中，激光信号检测是这一控制系统的关键，它不仅要求能够准确实时的检测间距数据及反馈信息，而且也要求能够快速可靠的传递给PLC系统和顶驱控制调节装置以便进行故障处理和状态显示，它与PLC系统和顶驱控制调节装置连接也成为此系统的一个关键环节。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光扫描传感器的钻杆对接检测控制系统，其特征在于：包括激光传感器、状态显示功能模块、PLC系统和执行机构，所述激光传感器安装于上钻杆和下钻杆连接处的侧边位置，且所述激光传感器的扫描端正对所述上钻杆和所述下钻杆的连接处，所述激光传感器的图像信号输出端与所述状态显示功能模块的信号输入端连接，所述激光传感器的数据输出端与所述PLC系统的数据输入端连接，所述PLC系统的控制信号输出端与所述执行机构连接，所述执行机构用于控制所述上钻杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：辜运富，廖安文，杨杰，王晓龙，
申请(专利权)人：四川中曼电气工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：