抽汲作业恒速自动控制系统的研究与开发

发布时间：2017-03-30 17:02

  本文关键词：抽汲作业恒速自动控制系统的研究与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在石油勘探开发的各项施工中,抽汲作业是一个重要环节。随着以低渗、低压、低孔为特点的非自喷层和非自喷井所占的比例越来越大,抽汲作业的工作量也随之加重。抽汲作业的主要动力来源和设备是通井机,通过手动操作和刹把制动来实现载荷的起升和下放工作。然而,在抽汲作业过程中,抽汲作业的关键参数点都是依靠操作人员的经验来判断,自动化程度不高,操作人员的劳动强度大,生产效率低下。针对以上问题,本文对抽汲作业恒速自动控制系统的总体方案和关键技术进行分析研究,开发了抽汲作业恒速自动控制系统,实现抽汲作业的恒速控制,降低操作人员的劳动强度,提高抽汲作业的自动化水平。首先,介绍了抽汲设备的发展状况,分析了自动控制技术在国内外修井作业设备中的应用,并根据抽汲作业恒速自动控制系统的功能需求,提出了抽汲作业恒速自动控制系统的总体方案。该方案利用PLC对现场传感器的数据进行采集和处理,然后通过通信模块将数据传输至前台监控系统完成数据的监控,最后采用后台打印系统实现数据文件的导入、数据查询、曲线预览和打印的功能。其次,对系统研发过程中所涉及的关键技术进行研究。(1)针对抽汲作业恒速自动控制系统具有滞后较大,非线性、时变不确定性的特点,提出一种抽汲作业下放速度的模糊自适应PID控制算法,将模糊控制和自适应PID控制相结合,利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定,提高系统对速度的控制精度,以达到较为理想的控制效果。(2)提出一种抽汲作业过程中工作状态和控制参数可追溯性的解决方法。该方法通过对抽汲作业过程中关键控制参数的确定和记录、数据的循环存储以及历史数据的转移存档和实时曲线的回放,实现了抽汲作业过程的可追溯性,为安全事故原因的判断提供了可靠的依据。最后,基于以上关键技术的分析研究,开发了一套抽汲作业恒速自动控制系统。现场测试表明,该系统运行稳定可靠,提高了抽汲作业的自动化水平,降低了操作人员的劳动强度,提高了生产效率。
【关键词】：恒速 模糊自适应 PLC 可追溯性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE938;TP273
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.1.1 课题的研究背景8
• 1.1.2 课题的研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 抽汲设备发展状况9
• 1.2.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 论文的研究目的及内容10-11
• 1.3.1 论文的研究目的10-11
• 1.3.2 论文的研究内容11
• 1.4 本章小结11-12
• 2 抽汲作业恒速自动控制系统需求分析和总体方案设计12-28
• 2.1 通井机的运行特性及操作12-14
• 2.1.1 通井机的运行特性12-14
• 2.1.2 通井机的操作过程14
• 2.2 抽汲作业恒速自动控制系统的需求分析14-17
• 2.2.1 数据采集相关需求分析14-16
• 2.2.2 速度控制相关需求分析16
• 2.2.3 数据显示相关需求分析16-17
• 2.2.4 数据处理相关需求分析17
• 2.3 抽汲作业恒速自动控制系统总体方案17-19
• 2.3.1 系统设计目标17
• 2.3.2 系统设计要求17-18
• 2.3.3 系统总体方案18-19
• 2.4 抽汲作业恒速自动控制系统软硬件结构设计19-27
• 2.4.1 系统硬件结构19-20
• 2.4.2 系统软硬件选型20-25
• 2.4.3 系统软件结构25-26
• 2.4.4 系统软件功能26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 抽汲作业恒速自动控制系统关键技术28-50
• 3.1 抽汲作业下放速度的模糊自适应PID控制算法研究28-41
• 3.1.1 PID控制原理28-29
• 3.1.2 模糊自适应PID控制原理29-31
• 3.1.3 模糊自适应PID控制器的设计31-41
• 3.2 抽汲作业过程中工作状态和控制参数可追溯性解决方法的研究41-49
• 3.2.1 抽汲作业关键参数的确定和记录42-45
• 3.2.2 抽汲作业数据的转移存档45-47
• 3.2.3 抽汲作业数据的曲线回放47-49
• 3.3 本章小结49-50
• 4 抽汲作业恒速自动控制系统软件开发及应用50-63
• 4.1 开发工具及软件结构50
• 4.1.1 软件开发工具50
• 4.1.2 系统软件运行平台50
• 4.2 PLC控制系统软件开发50-54
• 4.2.1 PLC控制系统开发流程50-51
• 4.2.2 PLC控制系统程序开发设计51-54
• 4.3 前台监控系统软件开发54-61
• 4.3.1 通讯组态54-55
• 4.3.2 变量组态55-56
• 4.3.3 监控画面组态56-61
• 4.4 抽汲作业恒速自动控制系统测试及应用效果61-62
• 4.4.1 系统测试61-62
• 4.4.2 系统应用效果62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 结论63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附录68
• A 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目目录68
• B 作者在攻读硕士学位期间获得的奖励目录68

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