本發(fā)明屬于海底鉆機(jī)自動(dòng)控制，涉及海底鉆機(jī)電控系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及海底鉆機(jī)控制方法。

背景技術(shù)：

1、在海洋工程水下裝備領(lǐng)域，存在大量配置電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的單元設(shè)備或復(fù)雜系統(tǒng)，其作業(yè)環(huán)境與特殊功能需求對(duì)控制系統(tǒng)而言要求極為苛刻，尤其針對(duì)深水復(fù)雜工況，既要保證系統(tǒng)的功能性與可靠性，還要根據(jù)復(fù)雜裝備自身功能拓展與變更要求而進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。目前水下裝備電控系統(tǒng)核心控制器一般采用plc或單片機(jī)兩者之一，兩種控制平臺(tái)各有優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)于plc系統(tǒng)其模塊化拆分與高度可變的替換能力突出、系統(tǒng)可靠性高、維護(hù)方便，但外形略大。對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)固定、體積小、批量化后成本低，但系統(tǒng)封裝后可變調(diào)整能力不足，維護(hù)更換不能快速細(xì)化定位。目前采用任何單一控制平臺(tái)都會(huì)出現(xiàn)上述各自缺點(diǎn)。

2、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在海底鉆機(jī)電控系統(tǒng)采用單一控制器時(shí)存在的功能性及可靠性不足的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供海底鉆機(jī)電控系統(tǒng)，解決了海底鉆機(jī)電控系統(tǒng)采用單一控制器時(shí)存在的功能性及可靠性不足的問題。

2、本發(fā)明的另一目的是提供海底鉆機(jī)控制方法。

3、本發(fā)明采用的技術(shù)方案，海底鉆機(jī)電控系統(tǒng)，包括通過光電復(fù)合臍帶纜與海底鉆機(jī)連接的臍帶纜儲(chǔ)存滾筒，臍帶纜儲(chǔ)存滾筒另一端連接有水面光電接線箱組，水面光電接線箱組通過光纖連接有水面操控終端，水面光電接線箱組通過動(dòng)力電纜連接有水面動(dòng)力系統(tǒng)，水面操控終端通過網(wǎng)線連接有dcs船舶控制系統(tǒng)，水面動(dòng)力系統(tǒng)通過動(dòng)力電纜連接有mcc船舶配電系統(tǒng)，水面操控終端與水面動(dòng)力系統(tǒng)之間通過網(wǎng)線和多芯硬線連接。

4、本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

5、還包括水下電子控制箱組，水下電子控制箱組通過光纖連接有水下光電接線箱，水下電子控制箱組通過多芯硬線連接有水下電力控制箱組，水下電力控制箱組與水下光電接線箱之間通過動(dòng)力電纜連接，水下電子控制箱組包括plc主控制艙，plc主控制艙內(nèi)設(shè)有plc系統(tǒng)，plc主控制艙通過網(wǎng)線連接有光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙，光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙內(nèi)設(shè)置有二號(hào)單片機(jī)，水下電力控制箱組包括控制系統(tǒng)電源艙，控制系統(tǒng)電源艙內(nèi)設(shè)置有一號(hào)單片機(jī)。

6、水下電力控制箱組還包括控制變壓器艙，控制變壓器艙通過動(dòng)力電纜連接有控制系統(tǒng)電源艙，控制系統(tǒng)電源艙通過多芯硬線連接有蓄電池艙，控制系統(tǒng)電源艙通過多芯硬線連接動(dòng)力系統(tǒng)控制艙；水下電子控制箱組還包括控制系統(tǒng)水下分線箱，控制系統(tǒng)水下分線箱通過多芯硬線連接有plc主控制艙。

7、水下光電接線箱通過動(dòng)力電纜連接有控制變壓器艙與動(dòng)力系統(tǒng)控制艙，水下光電接線箱通過光纖連接有光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙；控制系統(tǒng)電源艙通過多芯硬線連接有plc主控制艙，控制系統(tǒng)電源艙通過多芯硬線連接光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙，動(dòng)力系統(tǒng)控制艙通過動(dòng)力電纜連接有水下液壓站馬達(dá)。

8、plc主控制艙通過多芯硬線連接有液壓控制閥箱組，控制系統(tǒng)水下分線箱通過若干根多芯硬線連接有鉆機(jī)水下狀態(tài)檢測(cè)類傳感器，光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙通過若干根多芯硬線連接有若干個(gè)水下照明燈和若干個(gè)水下攝像機(jī)，光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙通過多芯硬線連接有鉆機(jī)水下環(huán)境檢測(cè)類傳感器；

9、鉆機(jī)水下狀態(tài)檢測(cè)類傳感器包括位移傳感器組、旋轉(zhuǎn)角度傳感器組、電機(jī)油溫傳感器、循環(huán)系統(tǒng)壓力傳感器；液壓控制閥箱組包括比例電磁閥組、開關(guān)電磁閥組、液壓管路壓力傳感器組、液壓系統(tǒng)油溫傳感器和系統(tǒng)油箱液位傳感器；鉆機(jī)水下環(huán)境檢測(cè)類傳感器包括水深傳感器、離地高度傳感器和鉆機(jī)姿態(tài)傳感器；水面動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有水面操控終端斷路器、鉆機(jī)直接供電接觸器、鉆機(jī)軟起動(dòng)器和旁路接觸器；動(dòng)力系統(tǒng)控制艙內(nèi)設(shè)有水下高壓常開接觸器。

10、本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案是，海底鉆機(jī)控制方法，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟一、海底鉆機(jī)下放與海底鉆機(jī)電控系統(tǒng)上電；步驟二、海底鉆機(jī)尋址與水下液壓站馬達(dá)啟動(dòng)；步驟三、海底鉆機(jī)調(diào)平與鉆井作業(yè)；步驟四、海底鉆機(jī)停止與回收。

11、本發(fā)明另一技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：

12、步驟一中海底鉆機(jī)下放與海底鉆機(jī)電控系統(tǒng)上電過程為：當(dāng)船舶到達(dá)指定目標(biāo)海域后，啟動(dòng)船舶臍帶纜絞車將海底鉆機(jī)下放至目標(biāo)深度；mcc船舶配電系統(tǒng)向水面動(dòng)力系統(tǒng)供電，水面動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)水面操控終端斷路器與鉆機(jī)直接供電接觸器閉合；mcc船舶配電系統(tǒng)向水面操控終端、控制變壓器艙、控制系統(tǒng)電源艙、動(dòng)力系統(tǒng)控制艙、plc主控制艙、光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙供電，蓄電池艙浮動(dòng)充電，水下液壓站馬達(dá)不啟動(dòng)，水面操控終端分別與水下電子控制箱組、水下電力控制箱組、水下光電接線箱建立通信連接。

13、步驟二中海底鉆機(jī)尋址與水下液壓站馬達(dá)啟動(dòng)過程為：根據(jù)水面操控終端經(jīng)過光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙獲得的鉆機(jī)水下環(huán)境檢測(cè)類傳感器反饋的水下環(huán)境信息參數(shù)、鉆機(jī)水下狀態(tài)檢測(cè)類傳感器反饋的鉆機(jī)水下狀態(tài)信息參數(shù)和水下攝像機(jī)反饋的水下實(shí)時(shí)顯示畫面配合船舶定位系統(tǒng)完成海底鉆機(jī)尋址；當(dāng)尋址結(jié)束后，斷開水面動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)鉆機(jī)直接供電接觸器，由蓄電池艙通過控制系統(tǒng)電源艙向水下電子控制箱組供電；進(jìn)一步，動(dòng)力系統(tǒng)控制艙內(nèi)水下高壓常開接觸器閉合，水面動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)鉆機(jī)軟起動(dòng)器啟動(dòng)并延時(shí)完成軟啟動(dòng)器旁路接觸閉合；水下液壓站馬達(dá)啟動(dòng)，蓄電池艙浮動(dòng)充電。

14、步驟三中海底鉆機(jī)調(diào)平與鉆井作業(yè)過程為：在水面操控終端下發(fā)鉆機(jī)調(diào)平指令，plc主控制艙完成鉆機(jī)調(diào)平機(jī)構(gòu)具體控制邏輯，并將控制信號(hào)輸出至液壓控制閥箱組，鉆機(jī)調(diào)平機(jī)構(gòu)動(dòng)作，plc主控制艙結(jié)合鉆機(jī)水下狀態(tài)反饋信息，完成海底鉆機(jī)調(diào)平動(dòng)作并將結(jié)果反饋至水面操控終端；海底鉆機(jī)完成調(diào)平作業(yè)后，水面操控終端下發(fā)鉆機(jī)鉆井作業(yè)指令，plc主控制艙完成水下管柱處理與鉆井具體控制邏輯，并將控制信號(hào)輸出至液壓控制閥箱組，鉆機(jī)管柱處理與鉆井執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，plc主控制艙結(jié)合鉆機(jī)水下狀態(tài)反饋信息，完成海底鉆機(jī)鉆井作業(yè)并將鉆機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息反饋至水面操控終端。

15、步驟四中海底鉆機(jī)停止與回收過程為：鉆井結(jié)束后，水面操控終端下發(fā)鉆機(jī)調(diào)平收回指令，plc主控制艙完成鉆機(jī)調(diào)平收回具體控制邏輯，并將控制信號(hào)輸出至液壓控制閥箱組，鉆機(jī)調(diào)平收回動(dòng)作執(zhí)行，plc主控制艙結(jié)合鉆機(jī)水下狀態(tài)反饋信息，完成海底鉆機(jī)調(diào)平收回動(dòng)作并將結(jié)果反饋至水面操控終端；控制系統(tǒng)電源艙控制蓄電池艙向水下電子控制箱組停止供電，水面動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)鉆機(jī)軟啟動(dòng)器及其旁路接觸器停止向海底鉆機(jī)供電，水下液壓站馬達(dá)停機(jī)，動(dòng)力系統(tǒng)控制艙內(nèi)水下高壓常開接觸器斷開，水面動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)鉆機(jī)直接供電接觸器閉合，水下電子控制箱組重新上電，蓄電池艙浮動(dòng)充電；啟動(dòng)船舶臍帶纜絞車將海底鉆機(jī)回收，當(dāng)海底鉆機(jī)上升至預(yù)定高度時(shí)，水面動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)鉆機(jī)直接供電接觸器斷開，水面動(dòng)力系統(tǒng)斷電。

16、本發(fā)明的有益效果是：通過plc主控制艙內(nèi)plc系統(tǒng)與光通信及外圍設(shè)備測(cè)控艙內(nèi)的二號(hào)單片機(jī)、控制系統(tǒng)電源艙內(nèi)一號(hào)單片機(jī)的分工配合，解決了海底鉆機(jī)電控系統(tǒng)采用單一控制器時(shí)存在的功能性及可靠性不足的問題。既實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的基本功能需要與可靠性保障要求，又實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可拓展與可變更的模塊化設(shè)計(jì)，最終提高了電控系統(tǒng)的功能適配與快速維保的整體性能。