1.一种钻井节流管汇嵌入式自动控制装置,其特征在于,包括嵌入式控制板;
所述嵌入式控制板包括CPU,开关量SSR输出电路;
CPU与开关量SSR输出电路连接;
SSR输出电路分别与液动平板阀P1、液动平板阀P2、液动平板阀P01、液动平板阀P02连接;
液动平板阀P1用于控制主通路;
液动平板阀P2用于控制辅助通路;
液动平板阀P01和液动平板阀P02用于控制放喷通路。
2.如权利要求1所述的一种钻井节流管汇嵌入式自动控制装置,其特征在于,所述CPU执行开液动平板阀P1输出逻辑控制程序,所述开液动平板阀P1输出逻辑控制程序包括以下步骤:S1液动平板阀联动控制方式汇总逻辑表达式为UC=UC1|UC2|UC3|UC4|UC5|UC6|UC7,式中,UC表示液动平板阀联动控制方式汇总逻辑值,UC1表示钻进工况下主节流通路循环逻辑值,UC2表示接单根工况下回压泵通路循环逻辑值,UC3表示起钻工况下回压泵通路循环逻辑值,UC4表示下钻工况下回压泵通路循环逻辑值,UC5表示循环排气工况下主节流通路循环逻辑值,UC6表示换胶芯工况下回压泵通路循环逻辑值,UC7表示直通循环工况下直通路循环逻辑值,S2联动各方式之间切换时,液动平板停开、停关逻辑表达式为,UC_SP=↑(UC1|UC2|UC3|UC4|UC5|UC6|UC7)式中UC_SP表示联动控制方式切换停开、停关逻辑值,↑表示仅在信号的上升沿有效,UC_SP是一个脉冲信号,S3液动平板阀P1联动开逻辑表达式为,式中,P1_Open_UC表示联动开液动平板阀P1的输出逻辑值,P1_Open_Out表示开液动平板阀P1的输出逻辑值,UC_Stop表示联动停命令,Con_Mode表示单动/联动选择,1为联动,0为单动,S4液动平板阀P1单动开逻辑表达式为,式中,P1_Open_SC表示单动开液动平板阀P1的输出逻辑值,P1_Open表示液动平板阀P1开命令,P1_Close表示液动平板阀P1关命令,P1_Stop表示液动平板阀P1停止开/关命令,S5开液动平板阀P1的输出逻辑表达式为,式中,P1_Lim表示液动平板阀P1开到位行程开关,1表示到位,0表示未到位;P1_Close_Out表示关液动平板阀P1的输出逻辑值;
所述CPU执行关液动平板阀P1输出逻辑控制程序,所述关液动平板阀P1输出逻辑控制程序包括以下步骤:S1所有液动平板阀联动控制方式逻辑表达式:UC=UC1|UC2|UC3|UC4|UC5|UC6|UC7,S2联动各方式之间切换时,液动平板阀停开、停关逻辑表达式,UC_SP=↑(UC1|UC2|UC3|UC4|UC5|UC6|UC7),S3液动平板阀P1联动关汇总逻辑表达式,P1_Close_TC1=(UC2|UC3|UC4|UC6|UC7)&|UC,式中,P1_Close_TC1表示液动平板阀P1联动关汇总逻辑值,P1_Close_TC2为P1_Close_TC1延时2秒的逻辑值,S4设计液动平板阀联动关,控制方式时液动平板阀P1关逻辑表达式,式中,P1_Close_UC表示联动关液动平板阀P1的输出逻辑值,S5单动控制方式时液动平板阀P1开逻辑表达式,式中,P1_Close_SC表示单动关液动平板阀P1的输出逻辑值,S6关液动平板阀P1的输出逻辑表达式,
3.如权利要求1所述的一种钻井节流管汇嵌入式自动控制装置,其特征在于,所述CPU执行套压自动控制程序;
所述套压自动控制程序包括以下步骤:
获取套压测量值P_PV(k)和节流阀开度测量值V_PV(k);
获取套压值的偏差P_DEV(k);
对套压偏差值进行PID计算,获取V_SV(k);
对获得的套压偏差值P_DEV(k)按下列PID算式进行PID计算,采用以下公式获得液动节流阀的开度设定值V_SV(K),V_SV(k)=V_SV(k-1)+ΔV_SV(k),式中,Kpp为比例系数;Tpi为积分时间,单位为秒;Tpd为积分时间,单位为秒;采用以下公式计算节流阀开度的偏差V_DEV(k)=V_SV(k)-V_PV(k);
采用以下公式计算节流阀开度调节的控制量V_CV(k),V_CV(k)=V_CV(k-1)+ΔV_CV(k),式中,Kvp为比例系数;Tvi为积分时间,单位为秒;Tvd为积分时间,单位为秒。
4.如权利要求1所述的一种钻井节流管汇嵌入式自动控制装置其特征在于,所述嵌入式控制板包括开关量输入调理电路、模拟量输入调理电路、模拟量输出电路;
开关量输入调理电路、模拟量输入调理电路、模拟量输出电路分别与CPU连接;
CPU集成串口控制器、以太网控制器;
开关量输入调理电路用于预处理开关量输入信号,实现开关量输入信号的滤波、限幅和光电隔离功能;
模拟量输入调理电路用于实现模拟量输入信号的电流/电压转换、限幅保护和滤波功能;
模拟量输出电路实现电压/电流变换用于调节液动节流阀的开度;
串口控制器用于则实现Modbus RTU通信;
以太网控制器用于实现Modbus TCP/IP通信。
5.如权利要求1所述的一种钻井节流管汇嵌入式自动控制装置,其特征在于,所述嵌入式控制板设置防爆控制箱内,控制板各信号连接器与防爆箱线缆锁紧头连接。