淺析ABB電子天車防碰系統工作原理及應用

辛叢兵 熊寧香 栗慧燕（中國石油集團海洋工程有限公司鉆井事業部，天津 300280）

淺析ABB電子天車防碰系統工作原理及應用

辛叢兵 熊寧香 栗慧燕
（中國石油集團海洋工程有限公司鉆井事業部，天津 300280）

摘 要：本文主要討論了ABB電子天車防碰系統的硬件組成和軟件邏輯計算原理，以及該系統如何在鉆井平臺絞車天車防碰上的應用。

關鍵詞：電子天車防碰；編碼器；DP820

一﹑概述

天車防碰系統是石油﹑天然氣等鉆探作業中，游車碰天車事故安全預防的保障系統。在鉆井作業過程中，尤其司鉆在起下鉆工況時，游車頻繁上提和下放動作，一旦操作失誤和注意力不集中，會發生游車碰天車的事故，造成了人員傷亡和設備損壞。所以鉆機天車防碰系統的配備是非常有必要的。CPOE鉆井平臺鉆機防碰天車裝置采用三套獨立的冗余系統，一種是安裝在井架上段上限制游車上升位置的鋼絲繩防碰裝置；一種是絞車防碰過卷閥裝置；另一種是ABB天車防碰系統。ABB天車防碰系統能自動檢測游車的正反轉，準確測量游車的實際高度，當上升或下降到危險防碰高度時，自動輸出剎車信號，啟動盤剎實現防止游車上碰下砸功能。

二﹑ABB電子天車防碰系統硬件組成

ABB電子天車防碰系統由絞車滾筒脈沖編碼器﹑司鉆房OCS3站DP820模塊﹑配電室邏輯運算處理單元AC800M﹑司鉆房OCS3站DO810模塊和盤剎控制單元組成。一旦AC800M檢測到游車到達設置的危險高度時，立即輸出DO信號，控制盤剎安全鉗和工作鉗同時剎車。

三﹑編碼器接線方式

滾筒編碼器型號為GAUX-30-1024-004，游車上升或下降時同時輸出A和B兩路脈沖信號，通過脈沖計數器實時計算游車高度。滾筒轉一圈編碼器產生1024個脈沖信號。

G3接法（8根線）：

A+：GN A-：PK B+：YE B-：BU

0+：GY 0-：RD

GP接法（12根線）：

A+：GY A-：PK B+：BN B-：GN

0+：RD 0-：BK

四﹑DP820與編碼器接線方式

DP820由兩個通道組成，可以同時采集兩路編碼器輸入信號，一般只用其中一個通道。第一個通道中C1接A+，B1 接A-，C2接B+，B2接B-，C3接0+，B3 接0-，適用于RS422接口；第二個通道中C5接A+，B5接A-，C6接B+，B6接B-，C7接0+，B7接0-。

五﹑DP820工作模式及計數方法

DP820的工作模式為模式二。當A脈沖上升沿滯后B脈沖上升沿時，計數器計數遞增，此時游車處于上升趨勢；當A脈沖上升沿超前B脈沖上升沿時，計數器計數遞減，此時游車處于下降趨勢。

圖1 ABB電子天車防碰系統硬件組成

六﹑ABB天車防碰系統應用

欲使天車防碰系統有效，司鉆先確定游車處于零位，進行游車零位校準，設置滾筒參數，滾筒直徑﹑鋼絲繩直徑﹑鋼絲繩層數﹑每層鋼絲繩根數﹑最上層鋼絲繩根數﹑游車行程范圍以及游車大繩根數，然后設置游車參數，上極限點﹑上至點﹑提升減速點﹑下降減速點﹑下至點。將游車提至最高點后進行最高位校準。

圖2 GAUX編碼器接線方式

安裝在絞車滾筒軸上的編碼器根據游車的鉤速和轉向產生兩組脈沖信號A和B，A和B信號相位相差90度，通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉；DP820安裝在司鉆房OCS3柜內，采集來自編碼器的脈沖信號，通過PROFIBUS總線將信號傳輸至配電室OCS1站的邏輯運算單元AC800M 中，AC800M根據A﹑B脈沖計數器實時計算游車高度和轉向，當達到設置防碰高度時，輸出兩路剎車信號，通過PROFIBUS總線將剎車信號傳輸至司鉆房OCS3柜的DO810模塊數字輸出口，控制盤剎自動剎車。

圖3 DP820接線方式

結論

本文從硬件組成﹑硬件接線和工作原理等詳細介紹了ABB天車防碰系統，ABB天車防碰系統在CPOE鉆井平臺的應用有效的杜絕了上碰下砸事故的發生，為平臺的安全生產得到了良好的保障。

圖4 DP820工作模式及計數方法

參考文獻

[1]彭忠禮，扈文浩.天車防碰系統淺析[J].城市建設理論研究：電子版，2014.

中圖分類號：TM621

文獻標識碼：A